Mehrkanalaufnahmetechnik: Möglichkeiten von Surround Sound

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1 Tontechnik EMM / AM3 Mehrkanalaufnahmetechnik: Möglichkeiten von Surround Sound Audiovisuelle Medien HdM Stuttgart Stereoaufnahmetechnik Aufnahme, Übertragung, Wiedergabe eines Signals über zwei oder mehr unabhängige Kanäle binaurales Hören Stereoverfahren (wiedergabeseitig) raumbezogen (Lautsprecher) kopfbezogen (Kopfhörer) Probleme bei der Kompatibilität 1

2 Stereowiedergabe über Lautsprecher klangliche Einbußen bei Phantomschallquellen durch unerwünschtes Übersprechen Quelle: Joerg Wuttke, Firma SCHOEPS, Karlsruhe Surround-Sound Unterschiedliche Grundlagen für mehrdimensionalen Klang Verwendung psychoakustischer Kenntnisse Lautsprecher - Stereophonie Binaural Sky Smyth Realizer Wellenfeldsynthese (wavefield synthesis) Rekonstruktion des Schallfeldes 2

3 Wellenfeldsynthese (Holophonie) Huygens`sches Prinzip Jeder Punkt einer Wellenfront ist Ausgangspunkt einer neuen Welle (Elementarwelle). Die neue Position der Welle ergibt sich durch Addition der Elementarwellen. Eine Wellenfront kann durch viele kleine Elementarwellen dargestellt werden. Wellenfeldsynthese (Holophonie) akustischer Vorhang Idee: Wand mit sehr vielen Löchern perfekte Wahrnehmung des Schallereignisses durch die Wand Ersetzen der Löcher durch Lautsprecher und Mikrofone gleicher Effekt perfekte Übertragung 3

4 Wellenfeldsynthese (Holophonie) Unterschiede: akustischer Vorhang WFS real berechnet Aufnahme getrennter Signale trockenes Monosignal der Schallquelle Raumimpulsantwort Ermittlung der Raumimpulsantwort Raumanregung über Dirac-Impuls oder Sweep Aufzeichnung der Raumimpulsantwort Nachhall und Frequenzgang für eine Position im Raum Wellenfeldsynthese (Holophonie) Wiedergabe: Faltung von Monosignal und Raumsignal komplette Rekonstruktion der Schallquelle im Raum Raum austauschbar neue Möglichkeiten künstliche Räume durch berechnete Raumimpulsantworten möglich Reflexionen im Wiedergaberaum meiden!!! 4

5 Wellenfeldsynthese (Holophonie) Voraussetzungen eigener Verstärkerkanal für jeden LS individuelle Berechnung Abstände der LS bestimmen Aliasing-Frequenz Auswirkung von Aliasing Einbrüche im Frequenzgang je nach Position Analogie zur A/D Wandlung ideal: unendlich viele Elementarwellen real: möglichst viele Kanäle verwenden bis etwa 10 cm Abstand problemlos Nachbildung des Schallfeldes 5

6 Nachbildung des Schallfeldes Quelle: Wellenfeldsynthese (Holophonie) 6

7 Wellenfeldsynthese Quelle: Joerg Wuttke, Firma SCHOEPS, Karlsruhe Akustische Aufnahmen generell erfordern alle guten Aufnahmen gute Musiker und Inhalte gute Raumakustik gute technische Sachkenntnisse gute technische Ausrüstung 7

8 Quelle: Joerg Wuttke, Firma SCHOEPS, Karlsruhe Akustische Aufnahmen Möglichkeiten von Mehrkanalaufnahmen: realistischer Eindruck von direktem Schall von vorne und hinten Erstreflexionen und vorwiegend diffuser Schall von vorne und hinten Hauptmikrofon oder Polymikrofonie??? Quelle: Joerg Wuttke, Firma SCHOEPS, Karlsruhe 8

9 Quelle: Joerg Wuttke, Firma SCHOEPS, Karlsruhe Möglichkeiten der Mehrkanalwiedergabe 1976 NEW SCIENTIST Quelle: Michael Dickreiter, Handbuch der Tonstudiotechnik Stereoaufnahmetechnik - Grundlagen Koinzidenzstereofonie 9

10 XY-Stereofonie Schall möglichst senkrecht auf gemeinsame Drehachse zwei Systeme mit gleichen Richtcharakteristiken für L und R (meistens Niere) Koinzidenzstereofonie Stereopanorama durch Pegelunterschiede zwischen L und R Koinzidenzverfahren (koinzidieren = zusammenfallen) keine Laufzeitunterschiede, d. h. keine Phasenunterschiede hohe Korrelation, gute Monokompatibilität gute Lokalisationsschärfe (± 5 möglich) 10

11 Quelle: Eberhard Sengpiel, Koinzidenzstereofonie / Begriffe Achsenwinkel (Öffnungswinkel): gesamter eingeschlossener Winkel zwischen den Mikrofonachsen Öffnungswinkel = 2 Versatzwinkel Aufnahmewinkel: ideal: Winkel zwischen Mittelachse und L max unempfindlichste Ansprechrichtung der gegenüberliegenden Mikrofonkapsel größte Pegeldifferenz zwischen den Mikrofonen L und R Quelle: Michael Dickreiter, Handbuch der Tonstudiotechnik Koinzidenzstereofonie / Aufnahmebereich 11

12 Quelle: Eberhard Sengpiel, Koinzidenzstereofonie / Begriffe Aufnahmewinkel: real: Winkel zwischen Mittelachse und L = 18 db (extreme links-rechts-ortung = 100% Hörereignisrichtung der Lautsprecherbasis) Winkelbereich, der wiedergabeseitig auf der Lautsprecherbasis wiedergegeben wird wirksamer Aufnahmebereich: 2 realer Aufnahmewinkel Quelle: Michael Dickreiter, Handbuch der Tonstudiotechnik Koinzidenzstereofonie / Aufnahmebereich 12

13 Carlos Albrecht Koinzidenzstereofonie (XY): Versatz-, Aufnahmewinkel und Abbildung 25 Carlos Albrecht Schall links links rechts Schall rechts Klangkörper 90 0 Ausdehnungsbereich Klangkörper Ausdehnungsbereich Abbildungsbreite Abbildungsbreite L=6 db max. Pegeldifferenz 39% Hörereignisrichtung L=15 db max. Pegeldifferenz 92% Hörereignisrichtung L=18 db 100% Koinzidenzstereofonie X/Y Niere/Niere Standartachsenwinkel α±45 0 =

14 Quelle: Michael Dickreiter, Handbuch der Tonstudiotechnik Abbildung auf der Stereobasis XY-Stereofonie Neumann Contest 2003, C 6 (XY, verschiedene Öffnungswinkel) Schwierigkeiten: Theorie Praxis: Richtcharakteristiken der Mikrofone nicht ideal, sondern frequenzabhängig ( Ausnahme : Acht) ungünstig für mittleren Aufnahmebereich (0 ) 14

15 Quelle: Joerg Wuttke, Firma SCHOEPS, Karlsruhe MS-Stereofonie mit Richtrohr für M-Signal Standardvariante Quelle: Hubert Henle, Das Tonstudio-Handbuch MS-Stereofonie Richtcharakteristik für M (Mitte) wählbar, Ausrichtung auf Schallquelle ( XY-Verfahren) sehr gute Monokompatibilität Richtcharakteristik für S (Seite) stets Acht, senkrecht (90 ) zur M-Kapsel, mit der phasengleichen (positiven) Seite nach links ausgerichtet L = M + S ; R = M S Pseudostereo durch Matrizierung Hilfsmittel beim Mastering Neumann Contest 1998, A 4 (manuelle Matrizierung) 15

16 MS-Stereofonie Pegel des S-Signals bestimmt Aufnahmewinkel und Breite des Stereopanoramas Räumlichkeit beim Remix veränderbar Neumann Contest 1998, C 8 (MS, Aufnahmewinkel) Neumann Contest 2003, C 13 (MS, versch. Richtcharakteristiken für M) Einzelmikrofonierung (Polymikrofonie) Beispiele Klassik Beispiele Jazz größte Nachbearbeitungsmöglichkeiten bei guter Signaltrennung mit wenig Übersprechen (>15 db) Lautstärke, Balance Präsenz Panorama EQ, Effekt Delay, Timing Tonhöhe 16

17 Carlos Albrecht Mikrofonierung Bass Drum verschiedene Mikrofonpositionen im Kessel 33 Einzelmikrofonierung (Polymikrofonie) hohe Flexibilität in der Postproduktion CD Surround Fernsehen Nachteil: keine natürliche Tiefenstaffelung Perlenschnurreffekt 17

18 Quelle: Eberhard Sengpiel, Laufzeitstereofonie Laufzeitstereofonie zeitliche Unterschiede zwischen L und R Gesetz der 1. Wellenfront in Kombination mit dem Haas- Effekt 60 s Laufzeitunterschied 1 db Pegelunterschied geringe entfernungsbedingte Pegelunterschiede, Minimierung durch Verwendung von Druckempfängern (Kugeln) Laufzeitdifferenz 1,5 ms ( 50 cm) für extreme L-R-Abbildung nötig ( ms, signalabhängig) 18

19 Laufzeitstereofonie bessere räumliche Abbildung als bei Koinzidenzstereofonie schlechtere Lokalisation als bei Koinzidenzstereofonie Phantomschallquelle erscheint ab t > 1 ms breiter und unschärfer Laufzeitunterschied Phasendifferenz schlechtere Monokompatibilität als bei Koinzidenzstereofonie Panorama-Vergleich: Pegel Laufzeit Laufzeitstereofonie 19

20 Quelle: Helmut Wittek, Firma SCHOEPS, Karlsruhe; übernommen von Riekehof et al., TMT 2010] Quelle: Eberhard Sengpiel, Laufzeitstereofonie winkellineare Anordnung der Schallquellen im Raum nichtlineare Abbildung der Phantomschallquellen (Lautsprecherbasis) Schallquellen werden zu weit außen abgebildet Wahl der Basisbreite spielt wichtige Rolle!!! Neumann Contest 2003, C 1 20

21 Carlos Albrecht Laufzeitstereofonie (AB): Mikrofonbasis Aufnahmewinkel Quelle: Joerg Wuttke, Firma SCHOEPS, Karlsruhe Laufzeitstereofonie 2 = Aufnahmebereich für gleiches T größere Basisbreite in größerem Abstand von der Schallquelle nötig 1:3 - Regel Basisbreite x 3 Abstand zum Ensemble 21

22 Carlos Albrecht bei gilt: a = d c = 1,1(1,5) msec 343 m/sec = 0,37(0,51) m 16 m 51 cm cm m 58 cm m 64 cm m 73 cm m d constant 1,1 ms Winkel cm m Abstand a in cm , 37, cm m Man weiß, dass eine Zeitverzögerung von ca. d= 1,5 msec zwischen zwei Stereosignalen gleichen Pegels genügt, um eine Schallquelle extrem links oder rechts der stereofonen Lautsprecherbasis zu lokalisieren. 104 cm m Laufzeitstereofonie (AB): Mikrofonabstand Abstand Bühnenkante Carlos Albrecht d α d=a a a Klangkörper ±45=90 0 Ausdehnungsbereich Klangkörper ±90=180 0 Ausdehnungsbereich 17,5 cm 17,5 cm Abbildungsbreite Abbildungsbreite t=0,36 ms max. Laufzeitdifferenz nur 39% Hörereignisrichtung t=0,51 ms max. Laufzeitdifferenz nur 53% Hörereignisrichtung t = 1,5 ms 100% AB Hauptmikrofon Kugel/Kugel Standartmikrofonbasis a=17,5 cm 44 22

23 Quelle: Thomas Görne, Mikrofone:Theorie und Praxis,Elektor-Verlag, Aachen (1994), Quelle: Eberhard Sengpiel, Gemischte Stereofonie ORTF Office de Radiodiffusion Télévision Francaise 17,5 cm Basisbreite 110 Öffnungswinkel 60 % Pegelunterschied 40 % Laufzeitunterschied max. Aufnahmebereich beträgt 96 für 100 % Lokalisation (Ausnutzen der vollen Basisbreite) Carlos Albrecht Äquivalenzstereofonie (ORTF): Abstand Bühnenkante Abbildung 46 23

24 Gemischte Stereofonie NOS Nederlandsche Omroep Stichting 30 cm Basisbreite 90 Öffnungswinkel 42 % Pegelunterschied 58 % Laufzeitunterschied max. Aufnahmebereich 81 für 100 % Lokalisation (Ausnutzen der vollen Basisbreite) Quelle: Eberhard Sengpiel, Lokalisationsschärfe Koinzidenz- 24

25 Quelle: Joerg Wuttke, Firma SCHOEPS, Karlsruhe Abstand d und Hauptachsenwinkel β XY MS koinzident Äquivalenzp.ex ORTF Trennkörper- Stereofonie A-B Abstand d zwischen den Mikrofonen >> << Lokalisationsschärfe Räumlichkeit >> Darstellung nach Williams Quelle: Joerg Wuttke, Firma SCHOEPS, Karlsruhe Ereignis- Lokalisation bei γ Aufnahmewinkel 2α Achsenwinkel 2β L Trading Kompensation von Laufzeitund Pegelunterschieden T 25

26 Carlos Albrecht Abbildung mit verschiedenen Charakteristika 51 Carlos Albrecht Aufnahmebereich Aufnahmebereich für Nieren nach M. Williams ORTF = Öffnungswinkel Mikrofonabstand in cm Durch Vergrößerung des Abstandes der Kapseln vergrößert sich die Laufzeit, was eine bessere Räumlichkeit und Tiefenstafflung ergibt. Mit größerem Öffnungswinkel vergrößern sich auch die Pegeldifferenzen, was eine bessere Ortungsschärfe zur Folge hat

27 Quelle: Joerg Wuttke, Firma SCHOEPS, Karlsruhe Surround - Überlegungen unterschiedliche Schwerpunkte bei 5.1 bzw. 5.0 für Musik und Film / Video Center-Kanal im Kino unerlässlich Sprache Center-Kanal eher stabilisierende Funktion Musik Nachteile: ggf. weniger Tiefenstaffelung z. B. bei Klassik, Klangbild zerfällt Quelle: Joerg Wuttke, Firma SCHOEPS, Karlsruhe Localization "ORTF" Phantomschallquellen Aufnahme und Wiedergabe Verhältnisse bei Zwei Kanal Stereo 27

28 Localization INA3 Quelle: Joerg Wuttke, Firma SCHOEPS, Karlsruhe Phantomschallquellen mit Center Aufnahme und Wiedergabe Verhältnisse bei drei Front- Kanälen mit crosstalk Klangfarbe!!! Niere für L, R, C Vorteile des C-Kanals Quelle: Joerg Wuttke, Firma SCHOEPS, Karlsruhe Surround - Überlegungen Wenn die Abschaltung des Center-Kanals keinen nennenswerten Qualitätsverlust bewirkt, sollte niemand überrascht sein, wenn keine Vorteile gegenüber Stereo festgestellt werden. Theorie und Praxis: Conventions Heim Wiedergabe z. B. Panorama, Subwoofer LFE Dynamik 28

29 Surround Abhörkompatibilitäten Konsument evt. unterschiedl. Speaker für L, C, R Center-Management, ca % über Phantom, Rest Center LFE vorhanden? Umgang defizil!!! für Musik häufig nicht zwingend nötig Mix auch ohne LFE ausreichend Bass ohne LFE mischen, dass Bass gerade so ok, dann mit LFE und Bass, bei Bedarf anklicken Signal für Surroundkanäle Ziel: realistische Umhüllung Diffusschall Reflexionen Korrelation vorne hinten direkte Signale bei Klassik meist unerwünscht Lokalisation durch Präzedenzeffekt wichtigste Ereignisse in Blickrichtung Einsatz von Delays EQ 29

30 Zielsetzungen für Surround klass. Musik: möglichst realistische Simulation einer Konzertsituation Ensemble vorne Raumeindruck von der Seite und von hinten bildbezogen (z. B. Film und Fernsehen) unauffällig kompakt gute Kompatibilität zu stereo und mono möglichst großer Sweet-Spot Signal für Surroundkanäle? Auswirkung auf Frontkanäle (Hallanteile) Warum ständig Klassik??? Beispiele Konzertflügel 30

31 Signal für Surroundkanäle? Quelle: Prof. Michael Sandner, HfM Detmold, SWR Signal für Surroundkanäle? 31

32 Quelle: Prof. Michael Sandner, HfM Detmold, SWR Zutaten für Surround Beispiel: Dom Speyer, Chor und Orchester Summe Surround AB Kugel AB Niere Streicherstützen Chorstützen Beifall Beifall Beifall Beifall Beifall Beifall Realisation über Mikrofonierung L, R, LS, RS mit fester Atmo-Anordnung Stützmikron(e) für C vollständiges, fixes System für alle 5 Kanäle Kombination von zwei oder mehreren Surround- Anordnungen LFE-Kanal bei Surround-Mikrofonie normalerweise unberücksichtigt 32

33 Quelle: Joerg Wuttke, Firma SCHOEPS, Karlsruhe Weitere Pläne für Surround-Sound? Formatfrage??? Quelle: Joerg Wuttke, Firma SCHOEPS, Karlsruhe nach Dabringhaus 33

34 Quelle: Auro3D Quelle: Joerg Wuttke, Firma SCHOEPS, Karlsruhe 10.2 nach Tom Holman 34

35 Localization INA3 Quelle: Joerg Wuttke, Firma SCHOEPS, Karlsruhe Phantomschallquellen mit Center Aufnahme und Wiedergabe Verhältnisse bei drei Front- Kanälen mit crosstalk Klangfarbe!!! Niere für L, R, C Vorteile des C-Kanals 35

36 Localization OCT Quelle: Joerg Wuttke, Firma SCHOEPS, Karlsruhe Phantomschallquellen mit Center Aufnahme und Wiedergabe Verhältnisse bei drei Front- Kanälen ohne "crosstalk" (OCT) C Niere L, R Superniere Quelle: Joerg Wuttke, Firma SCHOEPS, Karlsruhe o OCT array (Optimized Cardioid Triangle) - OCT-Array mit zwei Supernieren (MK41V) und einer Niere (MK4) - Surroundkanäle über zwei nach hinten gerichtete Nieren 36

37 Quelle: Joerg Wuttke, Firma SCHOEPS, Karlsruhe OCT array (Optimized Cardioid Triangle) Pegel- und Laufzeitdifferenzen (gemischtes Verfahren) gute Trennung zwischen L, C und R Aufnahmewinkel abhängig von Abstand zwischen L und R Quelle: Joerg Wuttke, Firma SCHOEPS, Karlsruhe Decca-Tree (Dreipunkte-Verfahren) bewährtes Verfahren für Laufzeitstereofonie, gleichseitiges Dreieck mit Kantenlänge 1,5 m ursprünglich nicht für surround gedacht drei Kugeln, häufig mit "Kugel-Aufsatz" 37

38 Quelle: Eberhard Sengpiel, Decca-Tree (Dreipunkte-Verfahren) Abstand von C zur LR-Achse 0,8... 1,2 m Basisbreite (LR): 1,5... 2,2 m Kammfiltereffekt Pseudoreflexionen durch Stützmikrofone Verbreiterung des Einschwingvorganges klangliche Verfälschungen, Kammfiltereffekte t = 2 ms l = 70 cm Aufnahmeraum Abhörraum 38

39 Quelle: Joerg Wuttke, Firma SCHOEPS, Karlsruhe Kammfilter-Effekt D D = 34 mm (1.32'') D = 34 cm (13.2'') D = 3.4 m (11') Hz Quelle: Gabriel Solsona, Madrid, Spain, Beispiele mit und ohne Delay Live Konzert Tennis Fernsehansage 39

40 Einstellung der Delay-Werte systematischer Aufbau Wahl geeigneter Mikrofone Verhältnis: Nutzsignal Übersprechen 3:1 Regel bei Mikrofonabständen 1:3 bei Basisbreite AB und Abstand zum Ensemble Dreieckskonfiguration von Mikrophonen - vertikal Einstellung der Delay-Werte Delaymessung Laufzeitkompensation bei der Pauke 40

41 Einstellung der Delay-Werte Dreieckskonfiguration von Mikrophonen - horizontal Parameter: Pegel / Übersprechen, Klangfarbe Gemischte Stereofonie Musikaufnahmen mit Haupt- und Stützmikrofonen Stützmikrofone ohne Delay Stützmikrofone mit Delay Problematik: sechsfache Abbildung der Pauke Pegel / Übersprechen, Klangfarbe 41

42 Quelle: Joerg Wuttke, Firma SCHOEPS, Karlsruhe INA 5 Zeichnung INA 5 mit 5 Nieren Frontaler Aufnahmewinkel von 180 nach Henkels & Herrmann, basiert auf Williams (MMAD) Quelle: Joerg Wuttke, Firma SCHOEPS, Karlsruhe ASM 5 Mikrofon Adjustable Surround Microphone C Surr L R L Surr R 42

43 Quelle: Joerg Wuttke, Firma SCHOEPS, Karlsruhe IRT-Kreuz IRT-Kreuz mit vier Nieren kein Centerkanal!!! Quelle: Joerg Wuttke, Firma SCHOEPS, Karlsruhe IRT-Kreuz Funktion des IRT-Kreuzes als Ambience-Mikrofon 43

44 IRT Sport Quelle: Joerg Wuttke, Firma SCHOEPS, Karlsruhe IRT Kreuz IRT-Kreuz im Einsatz bei einer Sport- Übertragung Quelle: Joerg Wuttke, Firma SCHOEPS, Karlsruhe IRT-Kreuz 44

45 Quelle: Joerg Wuttke, Firma SCHOEPS, Karlsruhe o OCT Surround Setup - OCT-Array mit zwei Supernieren (MK41V) und einer Niere (MK4) - Surroundkanäle über zwei nach hinten gerichtete Nieren 45

46 KFM360+DSP-4 Quelle: Joerg Wuttke, Firma SCHOEPS, Karlsruhe Surround-Kugelflächenmikrofon KFM 360 Prinzip des KFM 360 digitaler Prozessor Quelle: Joerg Wuttke, Firma SCHOEPS, Karlsruhe Trennkörperstereofonie Charlin,1954 SCHOEPS 1955 Clara Jecklin KFM 6 46

47 KFM360+DSP-4 Quelle: Joerg Wuttke, Firma SCHOEPS, Karlsruhe Surround-Kugelflächenmikrofon KFM 360 Centerkanal durch Addition der beiden Frontkanäle (L + R) LFE unberücksichtigt Double M/S Quelle: Joerg Wuttke, Firma SCHOEPS, Karlsruhe Prinzip der doppelten MS-Technik 47

48 Centerkanal = vordere Niere Quelle: Joerg Wuttke, Firma SCHOEPS, Karlsruhe Surround-Kriterien Das Ziel Das Prinzip mögliche Probleme Eindrucksvolle Effekte "Tools" Informationsverlust wenn nicht alle Kanäle genutzt werden sehr kompatibel - etwaiger Kanal-Ausfall stört kaum Surround- Prozessor (Matrix) wenig interessant Befriedigung hoher künstlerischer Ansprüche Polymikrofonie Geschmacksache natürlicher Klang wissenschaftlich basiert + Delays für etwaige Stützmikrofone oft mit der Gefahr einer kleinen Hörzone verbunden ("sweet spot") Bemerkung: Die beiden unteren Zielsetzungen lassen sich gut kombinieren aber die beiden oberen widersprechen einander 48

49 Quelle: Joerg Wuttke, Firma SCHOEPS, Karlsruhe Vergleich versch. Surround-Systeme Problematik der Positionierung Quelle: Joerg Wuttke, Firma SCHOEPS, Karlsruhe Vergleich versch. Surround-Systeme Aufnahme des Schubert-Oktetts mit 4 Surround-Hauptmikrofonen 49

50 Quelle: Joerg Wuttke, Firma SCHOEPS, Karlsruhe Quelle: Joerg Wuttke, Firma SCHOEPS, Karlsruhe 50

51 Quelle: Joerg Wuttke, Firma SCHOEPS, Karlsruhe Quelle: Joerg Wuttke, Firma SCHOEPS, Karlsruhe 51

52 Quelle: Joerg Wuttke, Firma SCHOEPS, Karlsruhe Soundfield Mikrofonie Ansatz: Abbildung eines Raumes in drei Ebenen X-Achse (vorne hinten Tiefe) Y-Achse (links rechts Seite) Z-Achse (oben unten Höhe) Referenzpunkt W ( Raumpunkt + tiefe Frequenzen) Ort, von dem aus der Raumklang aufgezeichnet wird 4 Kapseln (Acht für x, y, z + Kugel für W) Prozessor generiert B-Format aus w, x, y, z Dematrizierung der Surround-Kanäle (L, R, C, LS, RS, LFE) mit zusätzlichem Signalprozessor (Hardware oder Software-Plug-In) 52

53 Quelle: Joerg Wuttke, Firma SCHOEPS, Karlsruhe Soundfield Mikrofon mit Kontroll-Einheit 53

54 Ambisonics Theorie Verfahren zur Aufnahme und Wiedergabe eines Klangfeldes Entwicklung in den 1960er und 1970er Jahren in Großbritannien Michael A. Gerzon und Peter Fellgett kein kanalorientiertes Übertragungsverfahren Wiedergabeformat muss bei der Aufnahme nicht bekannt sein Ambisonics Theorie keine feste Anzahl von Lautsprechern bei der Wiedergabe vorgegeben bessere Anpassung an praktische Wiedergabebedingungen Berechnung der jeweiligen Signale nach mathematischen Vorgaben aus den übertragenen Werten für Schalldruck- und Schallschnelle für jede einzelne Lautsprecherposition Alternative mit vergleichbarem Prinzip aus Blumlein- Anordnung Surrounder 2 to 5 54

55 Ambisonics Theorie dreidimensionale Darstellung möglich größere Stabilität der räumlichen Wiedergabe durch zusätzliche Übertragungskanäle stets abwärtskompatibel Nachteil: relativ hoher Direktschallanteil nötig, um Vorteile hörbar zu machen Ambisonics auch nach 50 Jahren nicht etabliert und allgemein eher unbekannt Quelle: Sebastian Bräuning, Bachelorarbeit, s. 53, HDM, 2009 Virtuelles Surroundsystem 55

56 Quelle: Trinnov speziell für 5.1 Surround-Aufnahmen entwickelte Mikrofon Matrix mit einem digitalem Prozessor zur Verbesserung der räumlichen Abbildung und Ortung Mikrofonarrays Anwendung Alternativen 56

57 Quelle: Trinnov - Vorteile laut Hersteller exakte Quellen Positionierung großer Abhörbereich Phantom Images über volle 360 genaue Abbildung von Schallquellen aus jeder Richtung optimale Nutzung des Mittenkanals Quelle: Trinnov - Vorteile laut Hersteller hochqualitativer Downmix in alle Formate (4.0, 3.0, 2.0, mono) ohne klangliche Veränderung kompatibel zu Matrixing und Coding harmonische Einbindung von ergänzenden Spuren und Stützmikrophonen optimierte Kontrolle über Raumanteile (Distance Faktor) wirklichkeitsgetreue räumliche Wiedergabe 57

58 Quelle: Trinnov Optimizer Aufgabe des Optimizers Anpassung und Kalibrierung von Abhörsystemen an den jeweiligen Abhörraum unter Berücksichtigung der genauen Lautsprecherpositionen, des Frequenz- und Phasengangs, der Pegel und Laufzeiten der einzelnen Lautsprecher (stereo und surround) Quelle: Trinnov - Optimizer 4 Mikros mit Kugelcharakteristik 3 in einer Ebene als gleichseitiges Dreieck 1 exakt mittig um 17 mm erhöht genaue Messung des Schallfeldes in allen drei Dimensionen = raumakustische Analyse kompensierende Signalverarbeitung im Prozessor vor den Wiedergabeverstärkern hochentwickelter Equalizer, der den Frequenz-und Phasengang jedes Lautsprechers korrigiert 58

59 Quelle: Trinnov - Optimizer kurzes Rauschsignal aus jedem einzelnen Wiedergabekanal Pegel, Laufzeit, Phase grafische Darstellung (ca. 1 min Berechnung) Korrekturwerte (ca. 1 min Berechnung) 2 Korrekturoptionen: Compensation oder Spatial Optimization Quelle: Compensation Linearisierung von Phasen- und Amplitudengang für alle Lautsprecher bzw. Wiedergabekanäle Kompensation der Raummoden bis 300 Hz Glättung des Nachhalls für mittlere und hohe Frequenzen FIR-Filter (linearphasig) für Korr. f > 150 Hz analoger parametrischer EQ für f < 150 Hz wegen Latenz zusätzlicher EQ für manuelle Einstellungen 59

60 Quelle: Spatial Optimization 3D-Audiobearbeitung: versch. Modi Distance Kompensation von Laufzeitunterschieden und Amplituden 2D Remapping Algorithmus zur virtuellen Positionsverschiebung in der vertikalen Achse Remapping Kompensation der Lautsprecherpositionen in der horizontalen und vertikalen Ebene (Elevation) Quelle: Trinnov - Optimizer einfache Handhabung hohe Genauigkeit von 1 cm bzw. 2 Winkelauflösung erstaunlich gute Ergebnisse besonders in ungünstigen Räumen schnelle Diagnose falsch angeschlossener Lautsprecher Effektiver Einsatz auch bei Beschallungen 60