Gleichlaufschwankungen (Wow & Flutter): Grundlagen, Normen & Messtechnik
„Wow“ und „Flutter“ sind Begriffe aus der Audiotechnik, die zeitliche Abweichungen bei der Aufnahme und Wiedergabe von Tonspuren beschreiben – im Deutschen zusammengefasst als Gleichlaufschwankungen. Während „Wow“ eine langsame periodische Tonhöhenschwankung („Jaulen“) bezeichnet, beschreibt „Flutter“ eine schnelle Variation der Abspielgeschwindigkeit (Rauigkeit). Unser softwarebasiertes Messmodul Speedalyzer (#3014) und unser APx555-Referenzlabor ersetzen klassische Hardware-Messbrücken mit höchster spektraler Auflösung.
Wo Gleichlaufschwankungen auftreten – und warum in der Digitaltechnik stattdessen Jitter entsteht
„Wow“ entsteht, wenn sich die Geschwindigkeit des Abspielgeräts langsam ändert – etwa durch exzentrische Schallplatten, unrunde Tellerlager oder ungleichmäßige Abnutzung. „Flutter“ wird dagegen durch schnelle Geschwindigkeitsänderungen infolge von Vibrationen, Motorenpolruckeln oder Bandlängsschwingungen verursacht. Beide Effekte beeinträchtigen insbesondere bei hochwertigen Musikaufnahmen das Hörerlebnis erheblich.
Um diese Störungen zu minimieren, nutzen professionelle Aufnahme- und Wiedergabegeräte präzise Servo-Systeme und Quarzstabilisatoren. In der digitalen Audiotechnik sind klassische Gleichlaufschwankungen kein Problem mehr, da die Wiedergabegeschwindigkeit über Quarzoszillatoren mit nur ca. 20 ppm Abweichung gesteuert wird – um Größenordnungen unterhalb mechanischer Konstruktionen. Dafür können in digitalen Systemen extrem schnelle Taktschwankungen („Jitter“) auftreten.
Plattenexzentrizität, Riemen & Lagerreibung
Bei Schallplattenspielern führen schon minimal dezentrierte Mittellöcher (bei 33⅓ U/min = 0,55 Hz), gealterte Antriebsriemen oder ungleichmäßige Lagerreibung zu hörbarem Tonhöhen-Jaulen (Wow) bei langgezogenen Klavier- oder Streichertönen.
Studio-Bandmaschinen vs. einfache Kassettenlaufwerke
Bei professionellen Studio-Tonbandmaschinen wird ein enormer technischer Aufwand betrieben, um Gleichlaufschwankungen zu minimieren. Problematisch sind dagegen vielfach einfachere Kassettenrekorder mit kleinen Schwungmassen, verhärteten Andruckrollen und dünnen Riemen.
Quarzoszillatoren vs. Takt-Jitter
Die Taktsignale digitaler Wandler stammen aus Quarzoszillatoren mit ca. 20 ppm Toleranz (0,002 %). Absolute Tonhöhenverschiebungen sind in dieser Größenordnung völlig unhörbar; je nach Schaltungsaufbau treten jedoch sehr schnelle Taktschwankungen auf, die als „Jitter“ bezeichnet werden.
Welche Normen regeln die Messung? IEC 60386:1995 vs. AES6-2008 im Vergleich
Für die standardisierte Messung von Geschwindigkeitsschwankungen bei Tonaufzeichnungs- und -wiedergabegeräten sind international vor allem zwei Regelwerke maßgeblich: die klassische IEC 60386 (bzw. DIN 45507) sowie die Empfehlung AES6-2008 der Audio Engineering Society. Wichtig für die Laborpraxis: Beide Normen grenzen die Modulationsfrequenzbereiche für Drift (Schlupf), Wow und Flutter leicht unterschiedlich voneinander ab:
Meßverfahren für Geschwindigkeitsschwankungen bei Tonaufzeichnungs- und -wiedergabegeräten
Diese Norm legt die Methode zur Messung von Wow und Flutter für analoge Audio-Aufzeichnungen fest. Sie spezifiziert das Wow-und-Flutter-Meter, die psychoakustische Frequenzbewertungskurve (Peak bei 4 Hz), die Quasispitzenwert-Gleichrichtung (2-Sigma) sowie die Messbedingungen.
AES Recommended Practice – Method for Measurement of CumulativeSpeed Fluctuations
Empfehlung der Audio Engineering Society für die Messung von Wow und Flutter. Die Begriffe Drift, Wow und Flutter werden in der AES6-2008 mit leicht abweichenden Eckfrequenzen (0,5 Hz und 6 Hz statt 0,1 Hz und 10 Hz) definiert; die reine Driftmessung wird von dieser Norm nicht behandelt.
| Begriff (DE / EN) | Definition gemäß IEC 60386 | Definition gemäß AES6-2008 | Höreindruck & Ursache |
|---|---|---|---|
| Drift (Schlupf) | < 0,1 Hz (Langsame Änderung der Geschwindigkeit während Aufnahme/Wiedergabe) | Unter ca. 0,5 Hz (Anmerkung: Driftmessung wird in AES6-2008 nicht behandelt) | Langsame Verschiebung der durchschnittlichen Tonhöhe; im Hörtest meist wenig auffällig. |
| Wow (Langsame Gleichlaufschwankung) | 0,1 Hz bis 10 Hz (Unerwünschte Frequenzmodulation durch unregelmäßige Bewegung) | Ca. 0,5 Hz bis 6 Hz (Frequenzmodulation des Signals) | Macht sich deutlich als periodisches „Jaulen“ bzw. Schwankung der Tonhöhe bemerkbar (Max. Ohr-Empfindlichkeit bei 4 Hz). |
| Flutter (Schnelle Gleichlaufschwankung) | Oberhalb 10 Hz bis ca. 100 Hz (Schnelle Frequenzmodulation) | Ca. 6 Hz bis 100 Hz (Schnelle Frequenzmodulation) | Nicht mehr als einzelne Tonhöhenänderung hörbar, sondern als Rauigkeit und verwaschene Transienten. |
Wie werden Gleichlaufschwankungen verringert? Masse vs. Servo-Regelkreis
Bei mechanischen Audiogeräten sind Gleichlaufschwankungen physikalisch unvermeidlich. Durch aufwendige feinmechanische und elektronische Konstruktionen kann ihr Anteil jedoch drastisch gesenkt werden. In der Praxis stehen sich zwei konstruktive Hauptansätze gegenüber:
Große rotierende Massen (Schwungmasse & Masselaufwerke)
Durch große rotierende Massen und ein hohes Trägheitsmoment werden kurzzeitige Schwankungen der Drehzahl mechanisch geglättet (Tiefpasswirkung). Gerade bei Schallplattenspielern im High-End-Bereich wird hiervon gerne Gebrauch gemacht, da massive Plattenteller auch optisch die Wertigkeit eines Gerätes unterstreichen.
Auch in professionellen Studio-Bandmaschinen werden an kritischen Stellen gezielt hohe Trägheitsmomente (massive Capstan-Schwungmassen) eingebaut, dort allerdings fast immer mit einer aktiven Regelung kombiniert.
Servo-Regelung: Messtechnische Überlegenheit vs. High-End-Esoterik
Bei servo-geregelten Geräten wird die Ist-Drehzahl kontinuierlich gemessen (z. B. über Tachogeneratoren oder optische/magnetische Geber) und in einem geschlossenen Regelkreis (Closed-Loop, analog oder digital/Quarz-PLL) sofort nachgeführt. Rein äußerlich wirken solche Lösungen natürlich nicht so imposant wie ein 50-kg-Drehteller – je nach Auslegung des Regelkreises sind sie jedoch messtechnisch klar überlegen, und die Geräte bleiben tragbar.
Während Servo-Ansätze bei professionellen Bandmaschinen Standard sind, gelten sie bei manchen High-End-Schallplattenspielern als umstritten, weil „mehr Komponenten in den Klang eingreifen“. Hier verlässt man jedoch schnell den Boden der objektiven Messtechnik und gelangt in die Esoterik.
Warum ein Oszilloskop nicht ausreicht: Aufbau eines Wow-und-Flutter-Meters
Gleichlaufschwankungen können nicht einfach mit einem Oszilloskop oder einem gewöhnlichen Frequenzzähler bestimmt werden, und auch eine statische 64k-FFT mittelt schnelle Schwankungen über 1,5 Sekunden einfach weg. Für die Messung wird eine Referenzaufnahme (Bezugsband oder Messschallplatte) mit einem hochkonstanten Pilotton von 3.150 Hz (IEC/DIN) oder 3.000 Hz (NAB/JIS) abgespielt.
Ein Messgerät zur Bestimmung der Gleichlaufschwankungen (Wow-und-Flutter-Meter) ist ein hochspezialisiertes System, das die zeitlichen Frequenzabweichungen zum Referenzton demoduliert, bewertet, statistisch auswertet und in Prozent (±% Peak oder % WRMS) sowie als Zeitverlaufskurve darstellt.
Eingangsfilter (Bandpass)
Selektiert den 3.150-Hz- bzw. 3.000-Hz-Referenzton und unterdrückt breitbandiges Bandrauschen, Netzbrummen (50/100 Hz) sowie Obertöne vor der Demodulation.
FM-Demodulator
Mischt den Träger im Speedalyzer (#3014) ins komplexe Basisband (0 Hz) herunter und gewinnt die momentane Frequenzabweichung Δf(t)/f₀ Abtastwert für Abtastwert.
Bewertungsfilter (IEC 60386)
Gewichtet die Demodulationsspannung exakt nach der menschlichen Tonhöhen-Empfindlichkeit (Maximum 0 dB bei 4 Hz, Bandpass 0,2 Hz bis 200 Hz) oder schaltet auf unbewertet (Linear).
Statistische Auswertung
Ermittelt den normgerechten 2-Sigma-Quasispitzenwert (DIN/IEC ±%), den Effektivwert (WRMS), das Modulationsspektrum (FFT des Demodulatorsignals) und den Zeitverlauf.
Gleichanteile (DC = 0 Hz) werden durch das IEC-60386-Bewertungsfilter vollständig gesperrt. Daher fließt eine konstante absolute Frequenzabweichung (statischer Drehzahlfehler / Schlupf) nicht in den bewerteten Wow-&-Flutter-Messwert ein, sondern wird im Messsystem separat als absolute Frequenz bzw. Drift in % ermittelt.
Eigenständige analoge Messbrücken (wie das früher verbreitete Leader LFM-39A) sind heute kaum noch gebräuchlich. Stattdessen findet man diese Funktion in Referenz-Audioanalysatoren wie der APx-Serie von Audio Precision (APx555 in unserem Prüflabor) oder direkt in unserem softwarebasierten Messsystem WinAudioMLS (Modul #3014 Speedalyzer).
Separate Drift- & Drehzahlauflösung
Zwei Zehnerpotenzen genauer als handelsübliche 20-ppm-Soundkartenquarze dank kohärenter PLL-Mittelung des 3150-Hz-/3000-Hz-Trägers.
Normiertes Bewertungsfilter (mit DC-Sperre)
Exakte Nachbildung der menschlichen Gehörempfindlichkeit mit Peak-Empfindlichkeit (0 dB) bei genau 4,0 Hz und DC-Trennung.
Modulations-Spektralanalyse
Direkte Lokalisierung von mechanischen Defekten an Plattenteller, Motorpulley, Andruckrolle, Riemen oder Tonwelle.
Interaktiver Wow & Flutter und Fehlerursachen-Rechner
Simulieren Sie Trägerfrequenzabweichungen (3.150 Hz / 3.000 Hz), berechnen Sie die Dämpfung der IEC-60386-Bewertungskurve und identifizieren Sie mechanische Ursachen anhand der Modulationsfrequenz:
Zwei goldene Regeln für Tonband- und Plattenspieler-Justage
Niemals gleichzeitig über Hinterbandkontrolle messen
Bei einer gleichzeitigen Aufnahme- und Wiedergabe-Messung überlagert sich das eigene Antriebs-Jittern der Aufnahme mit dem der Wiedergabe. Für normgerechte Werte muss zwingend eine Referenzaufnahme (Bezugsband oder Testschallplatte mit 3.150 Hz oder 3.000 Hz) abgespielt werden.
Kopfspalt-Azimut und System-Übersprechen per Lissajous-Vektorskop
Spielen Sie ein 10-kHz-Mono-Testsignal ab und beobachten Sie das X/Y-Vektorskop (Lissajous-Figur). Steht der Tonkopf oder Tonabnehmer exakt senkrecht zur Rille/Bandkante, kollabiert die Ellipse zu einer scharfen 45°-Diagonale (0° Phasenversatz).
Signalfluss, IEC-60386-Bewertungskurve und die Entwicklung vom Leader LFM-39A zu modernen Systemen
Warum sich Gleichlaufschwankungen nicht einfach mit einem Oszilloskop ablesen lassen, wie die vier Stufen eines Wow-und-Flutter-Meters zusammenarbeiten und weshalb klassische Standgeräte wie das Leader LFM-39A heute durch Audio-Analysatoren und Software abgelöst wurden:
1. Der 4-stufige Signalfluss im Detail (Blockschaltbild)
Ein Messgerät zur Bestimmung der Gleichlaufschwankungen benötigt eine Referenzaufnahme (Testband oder Messschallplatte) mit einem hochkonstanten Pilotton von 3.150 Hz (IEC/DIN) oder 3.000 Hz (NAB/JIS). Zuerst trennt das Eingangsfilter (Bandpass) diesen Träger sauber von Bandrauschen, Netzbrummen und Oberwellen. Anschließend folgt ein Amplitudenbegrenzer bzw. eine Pegelnormierung, damit reine Lautstärkeschwankungen (AM / Band-Dropouts) das Ergebnis nicht verfälschen, bevor der FM-Demodulator die momentanen Frequenzabweichungen Δf(t) gegenüber der Nennfrequenz in ein proportionales Spannungssignal umwandelt.
Dieses demodulierte Modulationssignal durchläuft das Bewertungsfilter und gelangt schließlich in die statistische Auswertung. Dort werden die Schwankungen in Prozent (±% Peak nach DIN/IEC als 2-Sigma-Quasispitzenwert oder % WRMS) berechnet und können gleichzeitig als Zeitverlaufskurve oder Modulationsspektrum dargestellt werden, um periodische Fehlerquellen exakt zu lokalisieren.
2. Die spezielle IEC-60386-Bewertungskurve (4-Hz-Maximum & DC-Sperre)
Das menschliche Gehör reagiert nicht bei allen Modulationsfrequenzen gleich empfindlich auf Tonhöhenschwankungen. Aus empirischen Hörversuchen entstand die normierte Bewertungskurve nach IEC 60386 (bzw. DIN 45507): Sie besitzt ihr Empfindlichkeitsmaximum (0 dB) bei genau 4 Hz, da dort langsames Jaulen (Wow) am stärksten wahrgenommen wird. Zu sehr tiefen Frequenzen (< 0,2 Hz) sowie zu höheren Flutter-Raten (> 10–200 Hz) fällt die Kurve steil ab.
Ein entscheidendes Detail dieser Filtercharakteristik ist die vollständige Unterdrückung von Gleichanteilen (DC = 0 Hz): Eine konstante absolute Frequenzabweichung – also ein dauerhaft zu schnell oder zu langsam laufendes Laufwerk (statische Drehzahlabweichung / Schlupf) – passiert das Bewertungsfilter nicht und verfälscht somit nicht den bewerteten Wow-&-Flutter-Wert. Stattdessen wird die absolute Trägerfrequenz bzw. Drehzahlabweichung im Messgerät separat über einen Frequenzzähler / PLL ermittelt.
3. Historische Messgeräte (Leader LFM-39A) vs. moderne Analysatoren
In klassischen Rundfunk-, Tonband- und HiFi-Servicewerkstätten waren eigenständige analoge Wow-und-Flutter-Messbrücken wie das Leader LFM-39A (oder Geräte von Meguro, Kenwood und Woelke) unverzichtbare Standardinstrumente. Sie arbeiteten mit analogen Diskriminatoren, umschaltbaren Referenzoszillatoren (3.000 Hz JIS/NAB vs. 3.150 Hz DIN/CCIR), schaltbaren Bewertungsfiltern (Weighted / Unweighted) und einem großen Zeigerinstrument zur direkten Ablesung von WRMS, Peak oder Drift.
Eigenständige Hardware-Geräte dieser Art sind heutzutage nicht mehr gebräuchlich und werden nicht mehr neu gefertigt. Stattdessen ist die normgerechte Wow-und-Flutter-Analyse heute als DSP-Funktion in hochwertigen Audio-Analysatoren wie der APx-Serie von Audio Precision (APx555) oder direkt in softwarebasierten Messsystemen wie WinAudioMLS (#3014 Speedalyzer) integriert – mit dem zusätzlichen Vorteil hochauflösender Zeitverlaufs- und Modulations-FFT-Plots.
Passende Module für Gleichlauf, Phono & Tonband-Service
Der Speedalyzer (#3014) und der AM/FM-Demodulator (#3055) lassen sich nahtlos in jede WinAudioMLS-Lizenz ab PRO EX oder LAB integrieren – ergänzt durch unseren Labor-Messservice mit dem Audio Precision APx555 (#9012):
Plug-In Wow+Flutter Gleichlaufschwankungen
Mit diesem Modul können Sie Untersuchungen an rotierenden Systemen machen, um Schwankungen der Drehzahl zu ermitteln. Die klassische Anwendung liegt bei Bandgeräten (wow+flutter), es können aber allgemein Motoren/Turbinen etc. untersucht werden.
Plug-In AM /FM demodulator
Mit diesem Modul können Sie Signal auf AM oder FM untersuchen und demodulieren.
Plug-in RIAA Filter
Die Modul enthält das RIAA Filter und die inverse Kurve als digitales Filter. Diese Filter können im Analysator und im Generator verwendet werden. Damit können Wiedergabegeräte als auch Vorverstärker gestestet werden.
PRO EX
Erweiterung auf Stereo, Klirrfaktor, Impedanz sowie Spektrogramm
LAB
Log-Sweep (chirp), 192kHz sample rate, incl. USB Dongle
Messungen von Ihrem Verstärker DAC/ADC etc. in unserem Labor mit dem Audio Precision APx555
Messungen von Ihrem Verstärker, DAC/ADC etc. in unserem Labor mit dem APx555