DC Offset: Grundlagen der Audiobearbeitung

Als DC Offset wird ein Phänomen bezeichnet, das auftritt, wenn bei einer Aufnahme eine Grundspannung zum Audiosignal hinzukommt. Diese nimmt Headroom für das Audiosignal weg und kann mit einigen einfachen Handgriffen entfernt werden - das gehört zu den elementaren Funktionen beim Samples schneiden.

Cubase hat in allen neueren Varianten die Option DC Offset, um die Anomalie zu beheben.

Von Carlos San Segundo

DC Offset Definition: Was ist es?

Der DC-Offset wird durch Fehlschaltungen hervorgerufen, wenn unterschiedliche Eingangsspannungen bei der Aufnahme genutzt werden. Das Phänomen wird erst dann erkennbar, wenn man eine Spannung von Null Volt zum Vergleich hat. In unserem Fall die Nulllinie in unserer Software. DC Offset wird auch Gleichspannungsoffset genannt.

Auch wenn dir der Begriff DC Offset bisher nicht bekannt gewesen sein sollte: Gesehen hast Du das Phänomen sicherlich schonmal in einem deiner Samples, das aus einem Recording stammt. In der Wellenform des aufgenommenen Audiosignals wird der DC Offset dadurch sichtbar, dass die Welle nicht genau mittig um den Nullpunkt liegt.

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Einer der häufigsten Gründe für ein DC Offset ist eine ungeschickte Kombination aus Mikrofon und Wandler. In einigen Fällen ist die Verschiebung erst bei genauerem Hinsehen und großem Zoomfaktor möglich.

Die Welle ist nicht coaxial auf dem Nullpunkt bei Aufnahmen mit DC Offset

Die oben stehende Abbildung habe ich in einem Grafikprogramm erstellt und zur besseren Anschauung habe ich den DC Offset extrem übertrieben.

DC Offset – Was ist so schlimm daran?

Es gibt im Prinzip vier grössere Probleme, die durch DC Offset verursacht werden und die Du am besten in deinen Produktionen vermeiden solltest:

1. Die Aufnahme hat weniger Headroom, weil ein Teil der Energie für das tieffrequente Störsignal „draufgeht“
2. Beim Schneiden von Samples mit und ohne DC Offset wird es zu Knacksern und Glitches beim Übergang kommen.
3. Das Loopen von Audiomaterial wird durch das Störsignal extrem schwierig, wenn nicht gar unmöglich.
4. Viele Bearbeitungen mit Effekten können nicht auf optimaler Basis durchgeführt werden. Ein Beispiel: Ein Distorsion, das die Peaks des Samples oberhalb und unterhalb der Nulllinie verzerrt, wird sich oben bzw. unten unterschiedlich auswirken.

Kurzum: Der beste Weg, um bei der Audiobearbeitung mit dem Problem DC Offset umzugehen ist, sich seiner zu entledigen, bevor man weitere Bearbeitungsschritte durchführt.

DC Offset entfernen

In digitalen Umgebungen zur Musikproduktion und mit moderner Musiksoftware gibt es drei Wege, um das Problem mit dem DC Offset in den Griff zu bekommen.

1. Die Funktion „DC Offset“ verwenden.

Die meisten Programme zur Audiobearbeitung bieten eine solche Funktion an. In Cubase 8 zum Beispiel ist sie unter Audio > Effekte > DC Offset zu finden. Diese Funktion analysiert das Audiosignal, um im Anschluss das Störsignal (Gleichspannung) herauszurechnen. Nach der Bearbeitung befindet sich die Achse der Welle wieder auf der Nulllinie.

Cubase hat in allen neueren Varianten die Option DC Offset, um die Anomalie zu beheben.

2. High-Pass-Filter verwenden

Mit einem steilen High-Pass-Filter kannst Du alles unterhalb von 20 Hz wegschneiden. Das menschliche Ohr kann solch tiefe Frequenzen ohnehin nicht wahrnehmen und deine Studiomonitore können das auch nicht wiedergeben. Ein derart tieffrequentes Audiosignal „frisst“ lediglich die verfügbare Energie auf und klaut uns den für die hörbaren Anteile so wichtigen Headroom.

3. Fades erstellen

Diese dritte Lösung ist eigentlich keine Lösung im herkömmlichen Sinne, sondern vielmehr ein Workaround. Indem Du auf den Anfang und das Ende des Audiosignals einen kurzen Fade-In bzw. Fade-Out erstellst, ersparst Du dir das Knacksen beim Übergang auf ein Audiosignal ohne DC Offset. Im Audiosignal selbst bleibt das Störsignal weiterhin erhalten und sorgt dafür, dass weniger Headroom für den Rest über bleibt.

DC Offset entfernen Anleitung

Wenn die Achse der Wellenform nicht auf der Nullachse liegt, sondern nach oben oder unten versetzt ist, sprechen wir von einem DC Offset (Gleichspannungsabweichung). Nutze die Funktion zum vertikalen Wellenform-Zoom nutzen, um auch geringfügige Verschiebungen zu entdecken. Zur Verdeutlichung siehst Du hier ein Beispiel:

DC Offset in einer Aufnahme

Warum sollte ein DC Offset eliminiert werden?

Eine Aufnahme mit DC Offset hat weniger Headroom – es stehen weniger Reserven zur (verzerrungsfreien) Erhöhung der Lautstärke zur Verfügung. Zum Beispiel für nachträgliche Effekte.

DC-Versatz entsteht bei analogen Aufnahmen häufiger als im Digitalen

In der Regel beeinflussen klangliche Effekte die Bereiche unterhalb und oberhalb der Nulllinie in gleichem Maße. Bei einem DC Offset wirken sich Effekte jedoch überproportional auf jeweils einer der beiden Seiten aus.

Zwar muss das nicht zwangsläufig in einer verminderten Klangqualität resultieren, doch zumindest kann ein Effekt dann nicht in vorhersehbarer, bei Audiosignalen ohne DC Offset reproduzierbarer Weise eingesetzt werden. Und drittens kann es zu eben jenen lästigen Knacksern kommen, die schon weiter oben beschrieben wurden.

DC Offset entfernen aus der Aufnahme

So geht das Entfernen von DC Offset

Mit praktisch jeder Audio-Software lässt sich ein DC Offset entfernen. In einigen Fällen ist diese Funktion als zuschaltbare Option bei der Normalisierung zu finden. In einigen Programmen wird der DC Offset einer Aufnahme sogar gleich automatisch entfernt.

Sollte dein Musikprogramm hier keine Lösung anbieten, kannst Du einen Hochpassfilter verwenden und alles unter 1 Hz wegfiltern. Wenn das nicht funktioniert, arbeite dich stufenweise bis 20 Hz hoch, spätestens dann sollte der DC Offset verschwunden sein. Bei solch tieffrequenten Werten gehen keine musikalisch wichtigen Anteile verloren. Im Gegenteil, generell profitiert der Mix davon, dass Signale im Bassfundament bereinigt werden.

Problem DC Offset gelöst

Wahrscheinlich gibt es größere Probleme auf dem Weg zu besseren Produktionen. Aber gerade weil ich oftmals gefragt werde, wie man denn so richtig laute Mixe erstellen kann, wollte ich hierauf hinweisen. Bei den richtig lauten Mixen wurde mit Sicherheit darauf geachtet, dass keine Störsignale in den Aufnahmen und Spuren vorhanden waren. Und wenn man 50 Spuren für seine Produktionen verwendet, dann kann sich schon so einiges zusammenläppern.

Deswegen: Die Funktion DC Offset einmalig zu Beginn des Abmischens bzw. der Audiobearbeitung zu verwenden kostet vielleicht 30 Sekunden Arbeitszeit. Hier zu geizen erscheint mir kaum sinnvoll.