Musikaufnahme und -wiedergabe. Carina Ruttinger Martin Scharnagl Markus Rappold Bernhard Achhorner Fabian Steindl

Transkript

1 Musikaufnahme und -wiedergabe Carina Ruttinger Martin Scharnagl Markus Rappold Bernhard Achhorner Fabian Steindl

2 Historischer Überblick Vom Phonograph zum mp3

3 vor den ersten abspielbaren Aufnahmen 16. Jhdt. Della Porta: einfangen von Worten 17. Jhdt. De Bergerac: sprechende Bücher 18. Jhdt. Bürger: Münchhausens Horn 19. Jhdt. Young's Stimmgabel De Martinville's Phonoautograph Reis: Telefon Cros's Phareophon Votey's Pianola

4 Mechanisch Stanniolzylinder und Wachswalzen

5 Elektrisch von Scheiben und Mikrofonen 78er Magnettonbänder Vinyl LP Kompaktkassetten Stereotonbänder, Stereoschallplatten

6 Digital DAT CD Mini-Disc Mp3 & Co

7 Mikrofone

8 Geschichte Hand in Hand mit Entwicklung des Telefons auf Basis eines elektromagnetischen Wandlers Meucci hatte kein Geld für Patent Bell :Patent 1876 Philipp Reis Kontaktmikrophon Fernsprechprototyp 1861 vorgestellt Ende 19. Jhdt Kohlemikrofon (Hughes)

9 Geschichte Verbesserung durch Hunnings (Kohlekörner) Erstes richtiges Mikrofon (White) als Studiomikrofon bis in 40er Jahre erst vom Kondensatormikrofon verdrängt Neumann entwickelt 1923 Kohlemikrofon weiter Kondensatormikrofon Elektret-Mikrofon (1962) häufigster Mikrofontyp

10 Geschichte Shure Mikro Grundig Mikro Berlinersches Mikro

11 Funktionsweise Mikrofon ist... Schallwandler, Tonabnehmer, Kopfhörer, Lautsprecher Akustische Energie (Schall) elektrische Energie verstärkt an Lautsprecher/Kopfhörer weitergeleitet Membran folgt Druckschwankungen (entspricht zeitlicher Verteilung des Wechseldrucks) Tonfrequenz Wechselspannung Pulsierende Gleichspannung Häufigsten und Wichtigsten: Dynamisches Verfahren, Kondensatorverfahren

12 Dynamische Mikrofone

13 Dynamische Mikrofone ähneln konventionellen Lautsprechern Membran mit Schwingspule Magnetfeld in dem Spule schwingt Lautsprecher: fließender Strom erzeugt Magnetfeld Spule und Membran in Bewegung Schall wird erzeugt

14 Dynamische Mikrofone Umgekehrtes Lautsprecherprinzip Membran durch Änderungen des Schalldruckes in Bewegung versetzt Spule wird bewegt es fließt Strom Flusslinien des Magneten geschnitten Anstatt elektrische Energie in die Spule zu leiten wird Energie erzeugt.

15 Vorteile Dynamischer Mikrofone robust gegenüber mechanischen Belastungen verträgt hohe Schalldrücke benötigt keine Spannungsversorgung relativ preisgünstig nach oben begrenztes Wiedergabespektrum gut für Nahaufnahmen nichtlinearen Verzerrungen auch bei hohen Schallpegeln gering Einsatzbereich: LIVE Mikrofonierung von Schlagzeugen

16 Kondensatormikrofone physikalisches Prinzip des Kondensators wenig 1000stel mm dicke Membran (Elektrode) dicht angebracht vor Metallplatte (Gegenelektrode) Zw. Membran und Platte entsteht Potenzialgefälle Eintreffender Schall Membran schwingt Abstand Kondensatorfolien (Kapazität) verändert sich

17 Kondensatormikrofone Kapazitätsschwankungen Spannungsschwankungen el. Signal Verstärker wandelt Signal um Spannungsquelle notwendig!!! um Potentialgefälle zu erreichen zur Versorgung des Verstärkers 48-Volt Phantomspeisung

18 Vorteile Kondensatormikrofone gleichförmiger Frequenzgang klare Wiedergabe von Pegelsprüngen erweiterter Höhenbereich niederfrequente Töne hervorragend aufgenommen natürlicher, sauberer und klarer Klang leichte Membran weniger Körperschalleinflüsse und mechanischere Geräusche geringere Größe und Gewicht größerer Anwendungsbereich Fixbestandteil im Tonstudio

19 Richtcharakteristiken Kugelmikrofone aus jeder Richtung gleich gut Mikrofone mit Richtwirkung optimale Klangaufnahme von vorn unterdrücken Geräusche aus anderen Richtungen Niere Hyper-Niere Keule Acht

20 Elektret - Kondensatormikrofone verwandt mit Kondensatormikrofon auf Kondensatorplatte = Elektretfolie Membranvorspannung eingefroren Mikrofonverstärker in Mikrofonkapsel Benötigt nur 1,5 V (Vgl. Kondensatormikro: 48 V) Strombedarf von 1 ma gut für Einsatz in mobilen Geräte Marktanteil 90% kompakte Bauweise, geringer Preis, gute Signalqualität Einsatzbereich: Handys, Headsets, Hörgeräte, usw

21 Kohlemikrofon Elektroakustisches Wandlerprinzip schlechte Wiedergabeeigenschaften Kohlekörner verursachen Rauschen Hauptvorteil = hohes Ausgangssignal Verstärkung nicht notwendig Früher in Telefonen beschleunigte Entwicklung des Fernsprechwesens

22 Weitere Mikrofone Piezo- oder Kristallmikrofon In den 1930er bis 1950er Jahren populär / mechanisch robust / simple Bauweise Grenzflächenmikrofon Wird auf Fußboden oder Tisch gelegt akustisch guter Raumeindruck Richtmikrofon Zur Ortung von Geräuschen eingesetzt / Untersuchung von Straßenfahrzeugen oder Flugzeugen

23 Anschlussnormen XLR Cannon Stecker: NAB 6,35 mm Klinkenstecker: NAB 3,5 mm Klinkenstecker Männchen gibt Signal ab Weibchen nimmt das Signal an

24 Funkmikrofone Dynamische Gesangsmikros mit integriertem Sender Elektret Ansteckmikrofone (Film, Fernsehen) Kopfbügelmikrofone mit seperatem Funksender (z.b. Musical) Instrumentenmikrofone mit seperatem/eingebauten Funksender anmeldefreies Frequenzband: ca. 433 od. > 862 Mhz Reichweite: ca m Nachteile: hoher Anschaffungspreis und höhere Betriebskosten (Batteriebetrieb)

25 Zubehör Windschutz (Popschutz): schützt Mikrofone vor Luftströmen filtert poppende Nebengeräusche Verstärker könnte übersteuern Knall Feuchtigkeit wird abgehalten Schaumstoff- oder Fellüberzüge Mikrofonspinne: Rumpeln od. Poltern entkoppeln Erschütterungen (Körperschall) wird abgehalten elastische Aufhängung mit Zickzack Gummiband Mikrofon kann frei schwingen

26 Mikrofon - Hersteller Sidney Shure Electrovoice Sennheiser Beyerdynamic AKG Acoustics GmbH Wien Neumann Audio Technica Rode Schoeps Brauner Microphones

27 Mikrofonierung Qualität der Aufnahme ist von verschiedenen Faktoren abhängig. Mikrofon Aufnahmeraum Positionierung

28 Stereomikrofonierung Besteht aus zumindest 2 Mikrofonen Stereoaufnahme entsteht durch - Pegeldifferenz - Laufzeitdifferenz

29 XY Abstand Mikros: 0cm Winkel Mikros:

30 XY

31 MS Abstand: 0cm Winkel: 90

32 MS

33 MS

34 Blumlein Abstand: 0cm Winkel: 90

35 Blumlein

36 AB Abstand: 40cm mehrere Meter Winkel: 0-90

37 AB

38 ORTF Abstand: 5-30 cm Winkel: 0-180

39 ORTF

40 ORTF (Office de Radiodiffusion Télévision Française, Französischer Rundfunk), Achsenwinkel 110, Aufnahmewinkel 96, Mikrofonbasis 17 cm, Pegelanteil 60,6%, Laufzeitanteil 39,4% NOS (Nederlandse Omroep Stichting, Niederländischer Rundfunk), Achsenwinkel 90, Aufnahmewinkel 81, Mikrofonbasis 30 cm, Pegelanteil 42,3%. Laufzeitanteil 57,6% EBS (Eberhard Sengpiel) Achsenwinkel 90, Aufnahmewinkel 90, Mikrofonbasis 25 cm, Pegelanteil 46,8%, Laufzeitanteil 53,1%. Besonderheit: Aufnahmewinkel = Achsenwinkel RAI (Radio Italia, Italienischer Rundfunk), Achsenwinkel 100, Aufnahmewinkel 93, Mikrofonbasis 21 cm,pegelanteil 53,4%, Laufzeitanteil 46,6% DIN (Deutscher Industrie Normenausschuss), Achsenwinkel 90, Aufnahmewinkel 101, Mikrofonbasis 20 cm, Pegelanteil 52,6%, Laufzeitanteil 47,3% LTE (level/time equality, Markus Brückner), Achsenwinkel 90, Aufnahmewinkel 96, Mikrofonbasis 22 cm, Pegelanteil 50%, Laufzeitanteil 50%. Besonderheit: Pegelanteil = Laufzeitanteil

41 Decca Tree 3omnidirektional davon 2 stereo 1 mon

42 Decca Tree

43 OCT 1 Niere 2 Hyperniere

44 OCT Surround

45 IRT Cross

46 IRT Cross

47 Schlagzeug

48 Klavier

49 Jecklin Scheibe und Kunstkopfstereophonie

50 Aufnahm etechnik vom M ikrofon zum C om puter

51 M ischpulte Konzeption Unabhängige Einzelkanäle (16, 24, 36, 48) Einschleifpunkt: Anschlusspunkt für zusätzliche Geräte: Kompressor, Limiter, Noise Gate, etc. Send- und Returnbuchse Bypass-Schalter Effektzu-/abschaltung Entzerrer (= Equalizer): Tiefen-, Mitten-, Höhenregler Bearbeitung Frequenz-Spektrum

52 Mischpulte Konzeption Panorama Regler: Ordnet den Kanal ins Stereopanorama ein. Fader: Lautstärkenregler, Mute-Taste Solo-Funktion: ausschließlich gewählter Kanal hörbar Spureinstellung und Lokalisierung Störsignale

53 Masterbereich Summenmodul Mix aus allen Einzelspuren Zwei Fader regeln Gesamt-Lautstärke Monitormodul Gleicht dem Summenmodul dient als extra Abhörkanal Sonderfunktionen: Umschalten zwischen Boxen-Paaren Mono-Schaltung.

54 Analoges M ischpult One Knob per Function : 1 Regler pro Funktion Da moderne Mischpulte immer mehr Funktionen --> Mischpulte sehr groß

55 D igitales M ischpult Preis und Größe reduzierbar: Mehrere Funktionen über einen Regler Digitale Zuweisung (selbst kofigurierbar) beliebig viele Kanäle (Begrenzt. nur durch Speicherplatz) Unendlichkeitsregeler (freie Bedienung) Einstellungen abgespeicherbar Mischpulte auch als rein graphische Oberflächen

56 Entzerrung/Equalizer (EQ) Norm: Jeder Kanal hat Equalizer Ermöglichen Anpassung der künstlerischen Anforderungen einer Aufnahme Korrektur bzw. Änderung von Klängen und Sounds

57 Entzerrung/Equalizer(EQ) Tiefen: Power/Druck Unteren Mitten: Zuviel --> hornähnlicher Klang Oberen Mitten: Präsenz, Klang klarer Höhen: Verstärkt die charakteristischen Obertöne eines Instruments

58 Filter/Entzerrer Hoch-, Tief- und Bandpassfilter: lassen bestimmte Frequenzen unbeeinflusst passieren, während andere abgeschwächt werden. Shelving-Entzerrer: verstärkt oder dämpft ab der Übergangsfrequenz um einen bestimmten Betrag bis zum unteren bzw. oberen Ende des Übertragungsbereichs.

59 Filter/Entzerrer Peak- oder Bell-Entzerrer: kann ein bestimmbarer Frequenzbereich verstärkt oder gedämpft werden. Parametrische Entzerrer: ein Entzerrer, dessen Parameter sich beliebig verändern lassen. Deshalb wird er in vielen Anwendungsgebieten eingesetzt.

60 Einpegeln m ith ilfe spezieller Kontrollinstrum ente Verm eidung von Verzerrungen,R elativerpegel0db (= G renze zum Übersteuerungsbereich)sollte nicht überschritten w erden Peak-M eter,vu -M eterdienen einerg ehörunabhängigen Pegelm essung

61 R egelverstärker Geräte deren Verstärkungsgrad durch Steuerspannung beeinflussbar ist Dynamik: Pegelunterschied zw. geringstem und höchstem Regelverstärker ändern die Dynamik eines Signals Je nach Funktion Limiter Kompressor Expander Noise-Gate

62 R egelverstärker Kompressor: automatischer Regler: Übersteigt Eingangssignal bestimmten Wert --> Verstärkung des Kompressors verringert (Ausgangssignal gedämpft) Limiter: begrenzt Signal auf bestimmten Pegel (verhindert so Übersteuerung nachfolgender Komponenten)

63 Regelverstärker Expander: umgekehrte Funktion des Kompressors: vermindert seine Verstärkung wenn Eingangssignal unter bestimmten Wert (expandiert damit dessen Dynamik) Noise-Gate: schaltet bei Unterschreitung bestimmten Wertes Eingangssignal ab

64 Zusam m enm ischen derspuren Lautstärkenverhältnisse, Stereo-Gesamtbild, EffektAnteile werden eingestellt Abgemischen bei unterschiedlichen, nicht zu hohen Lautstärken ständige Kommunikation zwischen Produzent und Musiker Computergestütztes Mischen

65 Studioarchitektur Tonstudio = Aufnahmeraum + Regieraum Einbeziehung akustischer Aspekte Reflexion: Schallwellen an glatten Oberflächen zurückgeworfen Absorption: Raue, weiche Materialien können Schall verschlucken Beugung: Schallwellen beugen sich um im Raum stehende Hindernisse

66 Ziele: Studioarchitektur A-Raum: Gewünschte Klangcharakteristik durch geeignete Abdämmung R-Raum: optimaler Klang => optimales Produkt Probleme: Auslöschung von Frequenzen (reflektierte Wellen legen sich gegenparallel übereinander) Stehende Welle (reflektierte Wellen legen sich parallel übereinander) Bündelung von Schallwellen (z.b. bei konkav-gekrümmten Wänden)

67 Studioarchitektur Maßnahmen zur Abdämmung: Betonwände, Schallschutztüren und -fenster Maßnahmen zur Bearbeitung des Klangbildes: Beeinflussung des Klangbildes aufgrund frequenzabhängiger Eigenschaften des Schalls äußerst komplex Durch Absorber (hohe Freq.) und Resonatoren (tiefe Freq.) unerwünschte Reflexionen unterdrückt Verwinkelte Wände steuern Schallwellen und verhindern Bündelungen

68 AblaufeinerStudioaufnahm e Demoversion (ganze Band) jedes Instruments einzeln (Demoversion über Kopfhörer) Schlagzeug - Bass - Gitarre - Gesang Schema: Rhythmik - Harmonik Melodik

69 Aublauf einer Studioaufnahme Abmischen: Pegeln, EQ, Effekte Aufnahme mastern Die einzelnen Kanäle der fertigen Aufnahme werden nochmals auf des Maximum des zulässigen Pegels hochgepegelt und letzte Feineinstellungen vorgenommen Auf ein Medium speichern

70 N achbearbeitung/m astering Ziele des Masterings Wiedergabe-Kompatibilität und Qualität auf möglichst vielen technischen Geräten und Medien ermöglichen (Stereoanlage, Ausstrahlung im Radio, Kopfhörer, etc.) Ausgewogenheit der einzelnen Stimmen (Pegel) Klangqualität und -farben (Equalizing) psychoakustische Faktoren (Wirkung auf Menschen) werden berücksichtigt vorliegendem Tonmaterial bessere Qualität zu verleihen

71 Audioformate

72 Digitale Repräsentation von analog zu digital W andlung des analogen Signals in Bitström e (A/D -W andler) Sam pling:am plitudenm essung in äquidistanten Intervallen H öhe w ird durch Binärzahl representiert

73 Digitale Repräsentation Nyquest Theorem: fmax=n/2 Bei Nichtbeachtung treten Fehler auf --> Aliasing Dithering: Hinzugabe von Geräusch um ein besseres Ergebnis der Digitalisierung zu erzielen

74 MIDI Music Instruments Digital Interface Note Messages Controller Messages System exclusive Messages

75 Nicht komprimierte Audioformate.wav,.aiff Header = RIFF FORMAT DATA XX XX XX XX D AC B

76 Komprimierte Audioformate Gehör = Frequenzabhängig --> Randbereiche löschen Masking: verdeckte Informationen Borrowing: Ausgleichen von Bytes Joint stereo Huffman Code (Statistisches Verfahren)

77 Komprimierte Audioformate Verlustreiche Komprimierung mp3, AAC Verlustfreie Komprimierung FLAC, ALAC

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85 Lautsprechersysteme

86 Lautsprecher besteht aus ringförmigen Magneten im Inneren befindet sich Eisenkern bewegliche Spule mit Kupferdrahtwindungen zwischen Magnet und Eisenkern Membran genau an Spule vom Lautsprecher aufgehängt

87 Funktionsweise Fließt Strom, bewegt sich die Spule zwischen Magnet und Eisenkern hin und her Bewegungen werden auf Membran übertragen Abhängig von Frequenz des Wechselstroms schwingt Spule hörbarer Ton von Membran in gleicher Frequenz Je größer die Membran, umso größer ihre Masse

88 Hörempfinden Hz Tiefe Töne Tiefton oder Basslautsprecher Hohe Töne Mittel oder Hochton Lautsprecher So vermeidet man Verzerrungen

89 1 Kanal Mehrkanal Tonsysteme Monosystem, alle Lautsprecher das selbe Signal 2 Kanäle Stereo Verwendung von beiden Kanäle für räumliche Klanginformationen 3 Kanäle 2 und ein Hilfskanal, oder 3 gleichwertige 4 Kanäle Verwendung bei Filmaufnahmen

90 5 Kanäle 1980 von Dolby; Surround Pro Logic 1 5 Hauptkanäle + seperater Tieftoneffektkanal Anordnung 3/2/1 Aufstellungsnorm: 5 identische Lautsprecher identischer Abstand zum Hörer Winkelanordnung in Blickrichtung des Hörers 6 Kanäle erste digitale Tonsystem mit 6 Lautsprechern

91 7 Kanäle 6 und ein LFE Kanal Dolby Digital EX 8 Kanäle 7 und ein LFE Kanal

92 Unterschiede 5.1, 6.1, 7.1

93 Qualitätssiegel der George-Lucas-Gruppe Kein Tonsystem Entwicklung eines Normensystems für die Vereinheitlichung von der Akustik von Tonstudios bis zu Kinosälen Vorgaben beziehen sich auf Ton, Bild und Fremdeinflüsse Verliert an Bedeutung am Kinomarkt THX Siegel auch bei Heimkinoprodukten