Rauschunterdrückung

Rauschunterdrückungsverfahren (engl. Noise Reduction oder Squelch) sind technische Verfahren bei der Übertragung bzw. Speicherung von analogen Signalen, die unerwünschtes Rauschen verringern (Rauschsperre). Sie erlangten im Laufe des 20. Jahrhunderts große Bedeutung bei der analogen Übertragung und Speicherung von Musik. Diese dynamischen Verfahren haben nichts mit den festen Frequenzgängen von Präemphase und Deemphase zu tun.

Rauschen (zum Beispiel das Bandrauschen bei Tonbändern und Compact-Cassetten) und andere Störgeräusche (zum Beispiel das Rumpeln bei Schallplatten) sind unvermeidliche Begleiter analoger Tonübertragung und Speicherung. In Zeiten fast ausschließlich digitaler Tonübertragung gerät dieses mehr und mehr in Vergessenheit.

Frequenzgangveränderung

Bei der Aufnahme werden bestimmte Frequenzen des Tonspektrums (das menschliche Gehör erfasst Frequenzen zwischen etwa 16 und 20.000 Hz) verstärkt, um den Signalpegel deutlich über das Störsignal (Rauschen oder Rumpeln) anzuheben. Bei der Wiedergabe werden diese Frequenzen wieder abgesenkt, um den ursprünglichen Frequenzgang des Tonsignals wieder herzustellen. Gleichzeitig verringern sich die in diesem Frequenzband liegenden Störgeräusche, die bei der Wiedergabe ebenfalls im Pegel abgesenkt werden.

Ein Beispiel dafür ist die RIAA-Kennlinie für analoge Schallplatten, durch dieses Verfahren werden hochfrequente Störanteile deutlich verringert, und deshalb erinnert das verbleibende, eher tieffrequente Störgeräusch an ein Rumpeln.

Weiteres Einsatzgebiet des Verfahrens: UKW-Rundfunk.

Kompander-Verfahren

Hier werden bestimmte Frequenzen oder alle Tonfrequenzen abhängig von ihrem Eingangspegel verschieden stark angehoben, bevor sie gespeichert oder übertragen werden, und bei der Wiedergabe entsprechend entzerrt. Der erzielte Rauschunterdrückungseffekt ist erheblich größer, der technische Aufwand und die Störanfälligkeit allerdings ebenfalls.

Dieses Verfahren wird von den bekannten Rauschunterdrückungsverfahren Dolby NR, B, C und S (im Studio auch noch Dolby A und SR) sowie den weniger bekannten HighCom, HighCom II, und dbx verwendet und erlangte weltweite Verbreitung, vor allem bei Kassettenrecordern; eine hochwertige Tonwiedergabe ist hier wegen des Bandrauschens nur mit einem effizienten Rauschunterdrückungsverfahren möglich. Eine hohe Bedeutung bei der analogen Satelliten-TV-Übertragung erlangte auch das Wegener Panda-1 Verfahren. Näheres in dem Artikel Kompander.

Sprechfunk

Empfangsbereite analoge Spechfunkgeräte rauschen oft unerträglich - so wie früher die Fernseher nach Sendeschluss. Das einfache Reduzieren der Wiedergabelautstärke würde die Empfangsbereitschaft einschränken oder gar beenden. Solche Funkgeräte besitzen deshalb eine regelbare Rauschunterdrückung (Squelch).

Auch die zulassungsfreien Handfunkgeräte (PMR-Funk - Private Mobile Radio) werden standardmäßig mit aktivierter Rauschunterdrückung betrieben. Einige Geräte besitzen eine Funktion zum Ausschalten der Rauschunterdrückung.

Fourieranalyse, Filterung und Fouriersynthese

Ein sehr wirkungsvolles Mittel zur Rauschunterdrückung ist die Fourieranalyse mit anschließender selektiver Filterung und Rücktransformation mittels der Fouriersynthese. Das Verfahren ist verhältnismäßig rechen- und zeitintensiv und kann daher nicht in Echtzeit durchgeführt werden. Zur Implementierung auf digitalen Rechenanlagen kann auf die diskrete Fouriertransformation zurückgegriffen werden (siehe auch Schnelle Fourier-Transformation).

Bei der Fourieranalyse werden für alle untersuchten Frequenzen deren Amplituden und Phasen mit Hilfe einer Fouriertransformation ermittelt. Rauschsignale unterscheiden sich von Nutzsignalen in der Regel durch kontinuierlichen Frequenzgang oder liegen in bestimmten Frequenzbereichen. Unter Umständen ist es hilfreich, eine Analyse eines Rauschsignals ohne Nutzsignalanteil zu machen, um Gewissheit über die spektrale Zusammensetzung des Rauschens zu erlangen. Die Störanteile können durch geeignete Rechenverfahren im Fourierspektrum entfernt werden. Bei der anschließenden Rücktransformation werden nur die Nutzanteile des Signals zusammengesetzt (Synthese).

Im folgenden Beispiel wird dieses anhand eines eindimensionalen Signals, wie es beispielsweise in der Audiotechnik vorkommt, verdeutlicht:

Nutzsignal mit Rauschen
Frequenzanalyse vom Nutzsignal mit Rauschen
← Filterung →
Frequenzanalyse vom Nutzsignal	Frequenzanalyse vom Rauschen
Gefiltertes Nutzsignal	Gefiltertes Rauschen

Literatur

• Thomas Görne: Tontechnik. 1. Auflage, Carl Hanser Verlag, Leipzig, 2006, ISBN 3-446-40198-9
• Hubert Henle: Das Tonstudio Handbuch. 5.Auflage, GC Carstensen Verlag, München, 2001, ISBN 3-910098-19-3
• Stratis Karamanolis: Alles über CB Ein Handbuch für den CB Funker. 2. Auflage, Karamanolis Verlag, Putzbrunn, 1977
• Hans Lobensommer: Handbuch der modernen Funktechnik. 1. Auflage, Franzis Verlag GmbH, Poing, 1995, ISBN 3-7723-4262-0

Weblinks

• Dolby noise reduction system NR - engl.
• Restoration Tips & Notes - Media Formats & Resources - engl.
• Noise Reduction - engl.