Diplomarbeit. Untersuchung zur Stereo-Kompatibilität von 3-Kanal-Mikrofon-Anordnungen

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1 Diplomarbeit Untersuchung zur Stereo-Kompatibilität von 3-Kanal-Mikrofon-Anordnungen Hochschule für Musik Detmold Erich-Thienhaus-Institut vorgelegt von: Jochen Schulz Aurikelweg Pulheim Studiengang: Musik-Übertragung (Tonmeister) Erstgutachter: Prof. Michael Sandner August 2006

2 Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung 4 2 Mikrofon-Anordnungen Zur Richtungswahrnehmung Zur Auswahl Druckgradienten-Empfänger INA OCT OCT ORTF Druck-Empfänger Decca-Tree Kugel-Vorhang AB Stereo+C Aufnahme der Musikbeispiele Technik Räume Neue Aula Martin-Luther-Kirche Christus-Kirche Besetzungen Orchester Vokal-Ensemble Streichquartett Gitarre Orgel Saxophon Einzel-Positionen Vergleichs-Test Test-Design Surround-Test

3 4.1.2 Stereo-Test Seitliche Hörposition Hörraum Bewertungsbogen Teilnehmer Testablauf Auswertung Allgemeines Druckgradienten-Empfänger Klangfarbe Räumlichkeit Abbildungsbreite Druck-Empfänger Klangfarbe Räumlichkeit Abbildungsbreite Original vs. Downmix Saxophon Einzel-Positionen Kritische Anmerkungen Fazit 48 7 Danksagung 51 A Abbildungskurven 52 B Bewertungsbogen 55 3

4 Kapitel 1 Einleitung Das Thema Mehrkanalwiedergabe oder neudeutsch Surround ist zum Zeitpunkt dieser Diplomarbeit bei weitem nichts Neues mehr. Seit vielen Jahren wurden Lautsprecher- Anordnungen entwickelt, welche mit einer möglichst kleinen Anzahl verschiedener Lautsprecher eine möglichst einhüllende Wirkung auf den Hörer erzielen können. Bereits in den 1960er Jahren entstand die Quadrophonie, die sich zwar aufgrund konkurrierender Technologien nie richtig durchsetzen konnte, aber durchaus als eine frühe Variante der heutigen Surround-Technologie anzusehen ist. Seit 1992 besteht die heute noch übliche Lautsprecher-Anordnung ITU-R BS [4] mit fünf gleichwertigen Lautsprechern, welche auch für den Hörvergleich dieser Arbeit verwendet wurde. In erster Linie vom Erfolg des Kinos vorangetrieben, existieren seit einigen Jahren nun auch diverse Tonträger-Formate, in denen der Konsument diese neuen Klangdimensionen zu Hause rezipieren kann. Der Standard CD wurde um weitere Formate erweitert, um die zusätzlichen Informationen speichern zu können. Hierzu gehören z.zt. die DVD- Audio, DVD-Video und SACD, welche allesamt über die Möglichkeit zur Speicherung von Mehrkanal-Audio-Daten verfügen. Während die Nutzung der fünf Wiedergabe-Kanäle beim Film inzwischen selbstverständlich ist und wohl am ehesten zum Erfolg der Surround-Wiedergabe-Systeme beigetragen haben dürfte, ist die Nutzung dieser Kanäle für klassische Musik immer noch fragwürdig. Unter Tonmeistern besteht bis heute Uneinigkeit über die Notwendigkeit des Center-Kanals. Auch wenn dies sicherlich auch eine persönliche Geschmacksfrage darstellt, so soll diese Arbeit u.a. versuchen zu klären, ob die durch die neuen Formate nun mögliche Nutzung des Center-Kanals Vorteile auch für die Wiedergabe klassischer Musik bieten kann, oder ob dessen Nutzung ohne Auswirkung auf die Qualität der Wiedergabe bleibt oder sogar Nachteile mit sich bringt. Die Frage nach der Nutzung der Surround-Kanäle soll in dieser Arbeit nicht behandelt werden. Für diesbezügliche Informationen sei die aktuell erschienene Diplomarbeit von Frau Marie-Josefin Meindl [16] empfohlen. Die Rundfunkanstalten verfügen vielerorts schon über Produktions- und Übertragungs- 4

5 möglichkeiten für mehrkanalige Audio-Informationen. Zum Zeitpunkt dieser Arbeit gibt es bereits etliche Anstalten, die gelegentlich 5.1-Sendungen über DVB-S 1 ausstrahlen (BR, MDR, HR, SWR, WDR). Der überwiegende Teil der Empfänger wird jedoch in nächster Zeit noch nicht über die erforderlichen Geräte zur Nutzung der DVB-S-Signale verfügen, sondern ein Stereo-Wiedergabesystem mit UKW 2 -Empfang nutzen. Die Rundfunkanstalten werden daher parallel zum Mehrkanalton weiterhin einen Stereoton ausstrahlen. Eine zeitgleiche Ausstrahlung zweier verschiedener Formate lässt zumindest bei Live-Übertragungen zunächst die Forderung nach zwei eigenständigen Produktionsstudios und -teams aufkommen, was eine komplette Verdopplung der Produktionsmittel und -kosten hervorrufen würde. Für Übertragungen, die nicht live übertragen werden, ließe sich der Aufwand etwas beschränken, indem während der Aufnahme die Mikrofonsignale für beide Formate von nur einem Studio aufgezeichnet werden. Für die verschiedenen Formate müsste im Anschluss jeweis eine separate Abmischung vorgenommen werden, welche den eigentlichen Mehraufwand darstellt. Die Ausstrahlung einer Live-Übertragung in zwei verschiedenen Formaten würde die Rundfunkanstalten nicht nur vor die Grenzen ihrer Produktionskapazitäten stellen, sondern auch eine finanzielle Doppelbelastung darstellen, welche dauerhaft sicherlich von keiner Anstalt tragbar ist. Eine Sendung im Mehrkanalformat kann demnach nur erfolgen, wenn sich die beiden zu erstellenden Tonformate Zweikanal und Mehrkanal möglichst mit denselben Geräten und vom selben Aufnahme-Team zeitgleich erstellen lassen. Optimal wäre hierzu ein Mikrofon-System, welches über die nötige Anzahl an Kanälen verfügt, um das gewünschte Surround-Format auszufüllen, welches sich aber ebenfalls mittels eines automatischen Downmixes oder notfalls einer manuellen Mischung für das Zweikanal-Format eignet. Es sollten sich selbstverständlich möglichst keine klanglichen Nachteile bilden gegenüber einem reinen Stereo-Mikrofon, wie es bislang verwendet wurde. Die Frage nach einer parallelen Nutzung der Mikrofon-Anordnung für Zwei- und Mehrkanal- Wiedergabe ist aktuell sicherlich für den Rundfunk von größerer Bedeutung. Aber auch für die Produktion von Musik-Datenträgern wie DVD oder SACD ist die Fragestellung sicherlich interessant, da dort ebenfalls beide Formate parallel gespeichert werden können und entsprechend vorher mittels eines Mikrofon-Systems aufgenommen werden müssen. Die zeitgleiche Erstellung der beiden Formate ist für solche Produktionen zwar nicht unbedingt nötig, es ließen sich aber dennoch Produktionskosten einsparen, wenn auf eine kombinierte Mikrofonierung und Mischung zurückgegriffen werden könnte. Ziel der Arbeit ist es nun, einige etablierte Mikrofon-Anordnungen daraufhin zu prüfen, ob sie für diese Doppel-Anforderung in Frage kommen. Mittels Hörvergleich werden die verschiedenen Anordnungen nicht nur gegeneinander, sondern auch gegen ihren eigenen Downmix antreten, um den Grad der Verschlechterung durch eine Reduktion auf zwei Kanäle festzustellen. Ebenfalls soll untersucht werden, ob die Nutzung eines separaten 1 Digital Video Broadcast Satellite 2 Ultra-Kurz-Welle, in Europa etwa 87,5 MHz bis 108,0 MHz 5

6 Stereo-Mikrofons zum Zwecke der Zweikanal-Übertragung klanglich generell vorzuziehen ist gegenüber dem Downmix einer Mehrkanal-Mikrofon-Anordnung. Die gesammelten Ergebnisse sollen zuletzt anhand zweier weiterer Wiedergabe-Bedingungen einer seitlichen Abhörposition und der Kopfhörer-Wiedergabe überprüft und erweitert werden. Zum Zwecke einer möglichst detaillierten Untersuchung wird sich diese Arbeit auf die Unterschiede zwischen Zwei- und Dreikanal-Wiedergabe konzentrieren. Mit den Downmix- Eigenschaften der Surround-Kanäle wird sich eine weitere Diplomarbeit am Erich-Thienhaus- Institut in Kürze beschäftigen [17]. 6

7 Kapitel 2 Mikrofon-Anordnungen Die Erkenntnisse, die in dieser Arbeit gewonnen werden sollen, basieren auf einer Gegenüberstellung verschiedener Mikrofon-Anordnungen mittels subjektiver Hörvergleiche. Um gezielt die Vor- und Nachteile bezüglich einzelner Parameter (wie Klangfarbe, Räumlichkeit) erforschen zu können, sollten diese isoliert und sämtliche anderen Parameter bei den zu untersuchenden Anordnungen möglichst identisch sein. Einer der einflussreichsten bzw. offensichtlichsten Faktoren einer Mikrofon-Anordnung stellen sicherlich die Abbildungseigenschaften dar, d.h. die Abbildung einer Schallquelle zwischen den Lautsprechern. Zum besseren Verständnis der Gründe für die Zusammenstellung und Berechnung der Test-Kandidaten sollen daher zunächst die wichtigsten Grundlagen ins Gedächtnis gerufen werden. 2.1 Zur Richtungswahrnehmung Das menschliche Vermögen der Richtungswahrnehmung beruht im wesentlichen auf zwei Effekten. Zum einen kommt ein akustisches Schallsignal durch die endliche Schallgeschwindigkeit 1 nicht zeitgleich bei beiden Ohren an, sondern hat je nach Winkel einen gewissen Versatz, den man als Laufzeitdifferenz bezeichnet. Unser Gehör folgert aus diesen minimalen Differenzen einen Winkel, aus der es den Schall vermutet. Die andere Möglichkeit der Richtungsbestimmung wird durch Unterschiede im Schalldruckpegel hervorgerufen. Der menschliche Kopf stellt für die Schallausbreitung ein Hindernis dar, so dass nur das der Schallquelle zugewandte Ohr das Signal unverändert empfängt. Das gegenüberliegende Ohr liegt im akustischen Schatten des Kopfes und empfängt ein abgeschwächtes Signal zumindest für solche Wellenlängen, die kleiner sind als der Durchmesser des Kopfes, also etwa oberhalb 1,5kHz [7]. Man spricht auch von Intensitätsunterschieden. Bei Lautsprecherwiedergabe wird diese Theorie etwas komplexer, da der vom einzelnen Lautsprecher abgestrahlte Schall nicht nur das jeweils nähere Ohr erreicht, sondern auch das gegenüberliegende. Die grundlegenden Effekte der Laufzeit- und Intensitätsdifferenzen 1 bei 20 Grad Celsius etwa 340m/s 7

8 bleiben jedoch weiter bestehen. Es ist auf diese Weise möglich, eine Schallquellen auf der Ebene zwischen den Lautsprechern als sogenannte Phantom-Schallquelle zu positionieren. Die Grafiken 2.1 sollen die Größenordnungen der nötigen Pegel- und Lautzeitunterschiede skizzieren. Da das Richtungshören von Phantomschallquellen von vielen Faktoren abhängt beispielsweise Dauer und Frequenz des Stimulus können solche Grafiken selbstverständlich nur eine ungefähre Einordnung darlegen. Für detailliertere Informationen zu diesem Thema sei auf die reichhaltige Literatur verwiesen, insbesondere [8] und [9]. Abbildung 2.1: Lokalisationskurven bei Zweikanal-Stereo [11] Zur Anordnung der Lautsprecher hat man sich für Musikwiedergabe auf einen internationalen Standard geeinigt. ITU-R BS [4] empfiehlt ein gleichseitiges Dreieck bei Zweikanal-Wiedergabe, also eine Auslenkung von +/- 30 Grad bezogen auf die frontale Blickrichtung. Abbildung 2.1a zeigt den erforderlichen Intensitätsunterschied zwischen den beiden Lautsprechersignalen, um ein Schallsignal in die gewünschte seitliche Richtung wandern zu lassen. Bei pegelgleichen Signalen bildet sich eine Phantom-Schallquelle genau in der Mitte zwischen den Lautsprechern, ab einem Unterschied von etwa 18dB wird die Schallquelle bereits völlig im jeweils lauteren Lautsprecher geortet. Mikrofonierungen, die ausschließlich auf dieser sogenannten Intensitäts-Stereofonie beruhen, sind z.b. das XY oder das MS. Lässt man den Pegel der Lautsprecher gleich und verändert nur die zeitliche Verzögerung, so entsteht die Kurve aus Abbildung 2.1b. Die maximale Auslenkung tritt hier bei 0,82ms auf [11]. Als Beispiel für reine Laufzeit-Stereofonie sei das sogenannte AB genannt, welches auch im späteren Hörvergleich dieser Arbeit zu finden ist. Bei der Auswahl eines Stereo-Mikrofonverfahrens lässt sich eine beliebige Kombination der beiden genannten Effekte zur Positionierung von Phantomschallquellen verwenden. Pegeldifferenzen lassen sich durch das Drehen von (gerichteten) Mikrofonen erzielen, Zeitdifferenzen durch die Verwendung eines Abstandes zwischen den Mikrofonen. Eine Übersicht über die Parameter Mikrofonabstand und -winkel und den resultierenden Aufnahmewinkel bei der Verwendung von Mikrofonen mit Nieren-Charakteristik liefern die Kurven von Williams (Abb. 2.2). 8

9 Abbildung 2.2: Aufnahmewinkel für Nieren-Mikrofone nach Williams [7] Bei gleichbleibendem Aufnahmewinkel lässt sich durch die Variation dieser beiden Parameter Einfluss nehmen auf die klangliche und räumliche Darstellung der Schallquelle. Letztendlich entscheidet der persönliche Geschmack, ob für den jeweiligen Einsatzzweck eher Laufzeit- oder Pegeldifferenzen bevorzugt werden. Betrachtet man die zur Auslenkung erforderlichen Pegel- und Laufzeitdifferenzen bei der Wiedergabe über drei Front-Lautsprecher, genauer gesagt bei jeweils einem äußeren und dem mittleren Lautsprecher (zur normierten Aufstellung s. [5]), so treten auch hier ähnliche Größenverhältnisse wie bei Zweikanal-Wiedergabe auf. Nach Gernemann [11] sind ebenfalls 18dB Pegelunterschied erforderlich, um die Phantomschallquelle ganz zu einem Lautsprecher wandern zu lassen (s. Abb. 2.3a). Die erforderliche Laufzeitdifferenz beträgt hier jedoch lediglich 0,7ms (s. Abb. 2.3b). Abbildung 2.3: Lokalisationskurven bei drei Frontlautsprechern [11] Aus den Untersuchungen geht weiterhin hervor, dass sich die Lokalisationsschärfe bei Wiedergabe über drei Front-Lautsprecher deutlich erhöht im Vergleich zur Zweikanal- Stereofonie. Diese These wird anhand des letzten Teils des Bewertungsbogens dieser Arbeit noch näher aufgegriffen (s. Kapitel 5.5). 9

10 2.2 Zur Auswahl Auch wenn die Übertragungswege beim Rundfunk erst seit kürzester Zeit eine Mehrkanal- Ausstrahlung zulassen, so besteht eine Aufnahme- und Wiedergabemöglichkeit von Dreikanal-Mikrofonanordnungen schon seit mehreren Jahren. Dementsprechend existieren eine Reihe von Verfahren zur Mikrofonierung, teils theoretisch berechnet, teils durch praktische Hörtests entstanden. Für diese Diplomarbeit hat sich der Autor auf eine relativ kleine Auswahl an Mikrofon-Anordnungen beschränkt, insgesamt sechs dreikanalige und zwei zweikanalige. Der Grund hierfür lag vor allem in der realistischen Einschätzung der Anzahl der zu erwartenden Testpersonen bzw. Bewertungsbögen. Um die Repräsentativität des Bewertungstests ausreichend hoch zu halten, wurde die Quantität der zu testenden Mikrofon-Anordnungen entsprechend eingeschränkt. Zweck dieser Diplomarbeit sollte nicht der Entwurf eigener Mikrofon-Verfahren werden, sondern ein Vergleich bereits bestehender Anordnungen, insbesondere ihrer klanglichen Eigenschaften bei Zweikanal-Wiedergabe. Die Auswahl der verwendeten Mikrofon-Anordnungen umfasst daher vor allem solche Verfahren, die sich nach Rücksprache mit erfahrenen Tonmeistern bereits bei Rundfunk-Produktionen etabliert haben. Um den erforderlichen technischen Aufwand sowie die gegenseitige Abschattung zwischen den Mikrofonen möglichst gering zu halten, wurden die verschiedenen Anordnungen in zwei Gruppen unterteilt. Als Kriterium diente hier die Charakteristik der verwendeten Mikrofone. Es ergab sich demnach eine Gruppe von Anordnungen mit Nieren- oder Supernieren-Charakteristik und eine mit durchgehend Kugel-Charakteristiken. Die Zusammenfassung gleicher Charakteristiken hat zwei relativ homogene Gruppen zur Folge, innerhalb derer sich die klanglichen Auswirkungen der verschiedenen Anordnungen nachvollziehen lassen. Auf einen gruppenübergreifenden Vergleich (d.h. zwischen Nieren- und Kugel-Anordnungen) wurde bewusst verzichtet, da sich die klanglichen Eigenschaften ohnehin stark voneinander unterscheiden, sowohl bezüglich des Frequenzganges als auch bezüglich des Direkt/Diffus- Verhältnisses. Zur objektiveren Vergleichbarkeit wurden sämtliche Mikrofon-Anordnungen einer Gruppe zur gleichzeitigen Aufnahme auf eine entsprechende Traverse montiert. Eine Entscheidung aufgrund von verschiedener musikalischer Interpretation sollte somit vermieden werden. Sämtliche verwendeten Anordnungen wurden in ihrer Abbildungsbreite möglichst einander angeglichen. Dies geschah zum einen durch das Java-Applet Image-Assistent [10], zum anderen (vor allem bei den Anordnungen mit Kugel-Mikrofonen) durch praktische Hörversuche. Als Ausgangspunkt diente die Abbildungsbreite des ORTF-Mikrofons. Abbildung 2.4 zeigt die zumindest theoretisch vorhandene hohe Übereinstimmung der vier Mikrofon- Anordnungen der Druckgradienten-Gruppe. Die Darstellung der Abbildungskurve jeder einzelnen Anordnung befindet sich im Anhang A. Durch die Angleichung sollte erreicht werden, dass die Entscheidung des Test-Teilnehmers für oder gegen eine bestimmte Anordnung nur von den zu untersuchenden klanglichen Eigenschaften abhängt. Der Einfluss der Abbildungsbreite auf den Gesamteindruck eines Musikbeispiels wäre sonst nicht unerheblich gewesen. 10

11 Abbildung 2.4: Abbildungskurve (Super-)Nieren-Anordnungen 2.3 Druckgradienten-Empfänger Die meisten Mikrofon-Anordnungen, die üblicherweise zur Aufnahme klassischer Musik verwendet werden, sind in ihrem Aufbau nicht starr festgelegt. Die von den verschiedenen Entwicklern entworfenen Anordnungen stellen in der Regel lediglich Rezepte dar, nach denen der Tonmeister für den jeweiligen Einsatzzweck eine eigene Aufstellung umsetzen kann. So ist die Richt-Charakteristik der Mikrofonkapseln meist vorgegeben, während der Abstand sowie teilweise auch die Ausrichtung der Mikrofone variabel bleiben, um den gewünschten Aufnahmewinkel einzustellen. Das ORTF mit seinen festgelegten Parametern stellt hierzu in dieser Arbeit die einzige Ausnahme dar. Vor Beginn der Aufnahme wurden sämtliche Mikrofon-Anordnungen auf die folgend dargestellten Konfigurationen festgelegt, welche für alle Musikbeispiele beibehalten wurden. Auch wenn in nachfolgenden Kapiteln beispielsweise das OCT oder die INA3 nur noch allgemein Erwähnung findet, so beziehen sich die Erkenntnisse stets auf die folgenden festgelegten Anordnungen INA3 Hermann und Henkels entwickelten die Ideale Nieren Anordnung mittels eines praktischen Vergleichstests [14]. Sie gehen von zwei eigenständigen Stereo-Mikrofonen aus, die sich genau in der 0-Grad-Richtung treffen ohne zu überlappen. Da die Richtung des Center- Mikrofons den einen Teil des Aufnahmewinkels kennzeichnet, muss aus Symmetriegründen auch das jeweils äußere Mikrofon genau in die Richtung der gewünschten Grenze des Aufnahmebereichs zeigen. Jedes Mikrofonpaar deckt also genau den halben Aufnahmewinkel ab. Zur Erzielung eines Aufnahmewinkels von 98 Grad wurden die äußeren Mikrofone in die- 11

12 Abbildung 2.5: Mikrofon-Anordnung INA3 sem Vergleich in einem Winkel von 49 Grad und einem Abstand von 112cm angeordnet. Das Center-Mikrofon wurde um 24,5cm nach vorne versetzt OCT Abbildung 2.6: Mikrofon-Anordnung OCT Die Optimized Cardioid Triangle-Anordnung wurde von Dr. Günther Theile am Institut für Rundfunktechnik entwickelt. Durch die Verwendung von Mikrofonen mit Supernieren- Charakteristik für den linken und rechten Kanal soll im Vergleich zu reinen Nieren-Anordnungen wie der INA3 die Kanaltrennung maximiert werden mit dem Ziel einer möglichst stabilen Abbildung zwischen den Front-Lautsprechern. Dies wird unterstützt durch die Drehung der äußeren Mikrofone um 90 Grad nach aussen. Das Center-Mikrofon ist fest um 8cm Richtung Klangkörper verschoben, so dass die gewünschte Abbildungsbreite lediglich durch den Abstand zwischen linkem und rechtem Mikrofon eingestellt wird. Durch die größere Kanaltrennung soll nicht nur die Wiedergabe für den Sweetspot verbessert werden, sondern auch seitliche Abhörpositionen sollen von einer stabileren und trotzdem klanglich kompromisslosen Abbildung profitieren. Da das OCT lediglich mit anderen Druckgradienten-Anordnungen verglichen werden sollte, wurde auf die Verwendung von zusätzlichen Druckempfängern zur Vervollständigung des unteren Frequenzspektrums wie vom IRT empfohlen in diesem Hörtest verzichtet. Um eine Bevorteilung des OCTs auszuschließen, hätten die Druckempfänger bei allen Gradienten- Anordnungen subjektiv zugemischt werden müssen, was weitere mögliche Fehlerquellen mit sich gebracht hätte, die in dieser Gegenüberstellung bewusst ausgeschlossen werden sollten. Außerdem sind höchstens in der Hälfte der gewählten Musikbeispiele (s. Kapitel 3.3 auf Seite 20) tieffrequente Signale zu erwarten, die von der Beimischung von Druckempfängern hätten profitieren können. 12

13 2.3.3 OCT2 Abbildung 2.7: Mikrofon-Anordnung OCT2 Die OCT2 -Anordnung ist eine Abwandlung des zuvor beschriebenen OCTs. Zum Zwecke verbesserter Downmix-Eigenschaften wurde der Abstand des Center-Mikrofons auf 40cm erhöht, gleichzeitig aber eine Verzögerung von 1ms 2 hinzugefügt, welcher den erhöhten Abstand wieder kompensiert. Die Dekorrelation des Center-Signals von den übrigen Signalen wird dadurch gesteigert, was zur Vermeidung von Kammfiltereffekten beiträgt. Um ähnliche Abbildungseigenschaften wie die des OCTs zu bekommen, wurde der Abstand der äußeren Mikrofone auf 60cm herabgesetzt ORTF Abbildung 2.8: Mikrofon-Anordnung ORTF Die Kombination zweier Mikrofone mit Nieren-Charakteristik in einem Abstand von 17cm und einem Winkel von 110 Grad wurde in den 1960er Jahren von Ingenieuren des französischen Rundfunks, vor allem R. Condamines, entwickelt und hat sich seitdem unter dem Namen ORTF 3 international etabliert. Da für die Abbildungsbreite sowohl Laufzeit- als auch Pegeldifferenzen verantwortlich sind, gehört das ORTF -Mikrofon zur Kategorie der Äquivalenz-Stereofonie. Für den Hörtest vertritt es in der Gruppe der Nieren-Anordnungen die Zweikanal-Systeme. Alternativ wäre auch die Verwendung einer NOS-Anordnung 4 möglich gewesen. Da das ORTF-Mikrofon jedoch als unveränderliches Kompakt-Mikrofon (s. Kapitel 3.1) zur Verfügung stand, wurde diesem der Vorzug gegeben, um Fehlerquellen beim Auf- und Umbau der verschiedenen Anordnungen möglichst auszuschließen. 2 bei einer Schallgeschwindigkeit von 340m/s entspricht 1ms genau 34cm 3 Office de Radiodiffusion-Télévision Française 4 Nederlandsche Omroep Stichting (zwei Nieren-Mikrofone, Abstand 30cm, Winkel 90 Grad) 13

14 2.4 Druck-Empfänger Aufgrund des von allen Seiten gleichen Amplitudenverhaltens bei Druck-Empfängern richten sich die Vorgaben der Mikrofon-Anordnungen in dieser Kategorie vor allen Dingen auf die zu verwendenden Abstände zwischen den Mikrofonen. Im Vergleich zu gerichteten Mikrofonen ist der Pegel des aufgenommenen Diffus-Signales im Verhältnis zum Direkt-Signal bei Mikrofonen mit Kugel-Charakteristik größer. Es empfiehlt sich daher, den Abstand zwischen Schallquelle und Mikrofon beim Wechsel von Druckgradienten- zu Druckempfängern zu verringern, um ein gleichbleibendes Verhältnis zwischen Direkt- und Diffusschall zu erreichen. Eine Veränderung des Abstandes zur Schallquelle würde allerdings auch eine Veränderung des Aufnahmewinkels der Mikrofon-Anordnung bedingen, um gleiche Abbildungseigenschaften bei der späteren Lautsprecher-Wiedergabe zu erhalten. Der Autor hat sich bei dieser Arbeit für einen konstanten Aufnahmewinkel und damit verbundenen gleichbleibenden Abstand zwischen Mikrofon-Anordnung und Ensemble entschieden. In Folge dessen ist bei den Druckempfänger-Anordnungen ein etwas größerer Räumlichkeits-Eindruck zu erwarten, der aber vernachlässigbar ist, da die Hörvergleiche lediglich innerhalb einer Gruppe vorgenommen werden sollten Decca-Tree Der Decca-Tree besteht aus drei Druckempfängern, die als Dreieck angeordnet werden, in einem verglichen mit den anderen hier vorgestellten Verfahren relativ großen Abstand zueinander. Gängig ist eine Distanz von 1-2,5m zwischen linkem und rechtem Mikrofon (in diesem Hörtest 2m). Das mittlere Mikrofon wird in der Regel um 0,8-1,5m Richtung Klangquelle verschoben (hier exakt 1m). Abbildung 2.9: Mikrofon-Anordnung Decca-Tree Damit der Klangkörper in der gewünschten Breite zwischen den Lautsprechern abgebildet wird, muss eine gewisse Unabhängigkeit der Signale der drei Mikrofone erreicht werden. Wenn nicht auf gerichtetere Mikrofone zurückgegriffen werden soll, ist dies nur durch Verminderung des Abstandes zum Klangkörper möglich, so dass das Center-Mikrofon oftmals 14

15 bereits in den Klangkörper hineinragt. Ein größerer Abstand hätte zur Folge, dass die einzelnen Signale immer ähnlicher/korrelierter werden und sich das Ensemble nicht über die gewünschte Breite zwischen den Lautsprechern verteilt, sondern nur im mittleren Lautsprecher oder bei Zweikanal-Wiedergabe als Phantom-Schallquelle in der Mitte zwischen linkem und rechtem Lautsprecher zu orten ist. Im Gegensatz zur gleichmäßigen Abbildungskurve der AB-Anordnung findet beim Decca- Tree eine starke Konzentration auf die drei Positionen Links, Mitte und Rechts statt (vgl. Abbildungskurve A.5 im Anhang). Das Bemerkenswerte am Decca-Tree ist seine Entstehungszeit. Bereits kurz nach der Einführung des Zweikanal-Stereotons Anfang der 1950er Jahre wurde diese Anordnung von Ingenieuren der Decca entwickelt. Die Entsprechung der drei Mikrofone zu heutigen Lautsprecher-Anordnungen mit Center-Kanal konnte damals noch nicht beabsichtigt gewesen sein. Bei der Popularität des Decca-Trees bereits bei Zweikanal-Wiedergabe und den somit akzeptierten klanglichen Phänomenen des Downmixes bietet sich eine Nutzung des Center-Kanals mit den nun zur Verfügung stehenden Übertragungswegen geradezu an Kugel-Vorhang Abbildung 2.10: Mikrofon-Anordnung Kugel-Vorhang Im Gegensatz zum Decca-Tree befinden sich die drei Mikrofone beim Kugel-Vorhang exakt auf einer Linie. Der Abstand zwischen den äußeren Mikrofonen beträgt in diesem Hörvergleich 60cm, wodurch man Pegeldifferenzen vernachlässigen kann. Die Richtungswahrnehmung erfolgt demzufolge lediglich über Laufzeitdifferenzen. Abbildung A.7 im Anhang zeigt deutlich, dass eine Schallquelle gleichzeitig dreimal abgebildet wird, nämlich jeweils durch die Paare L-C, C-R und L-R. Je nach Abhörposition ergibt sich eine instabile bzw. sprunghafte Lokalisation AB Bei der sogenannten AB-Mikrofonanordnung sind nur Laufzeitdifferenzen für die Richtungswahrnehmung verantwortlich. Pegelunterschiede sind bei einem Abstand zwischen Klangquelle und Mikrofon, der um ein Vielfaches größer ist als der Abstand zwischen den Mikrofonen, vernachlässigbar. Um dem Aufnahmewinkel des ORTF möglichst nahe zu kommen, wurde für den Hörtest ein Mikrofonabstand von 39cm gewählt. Dieser Wert lässt 15

16 Abbildung 2.11: Mikrofon-Anordnung AB sich auch ohne die Hilfe des Image-Assistenten recht einfach errechnen. Um das Hörereignis vollständig in einen seitlichen Lautsprecher wandern zu lassen, ist eine Lautzeitdifferenz von etwa 0,87ms notwendig (vgl. Kapitel 2.1). Bei einer Schallgeschwindigkeit von 340m/s entspricht dies einer Wegdifferenz von knapp 30cm. Möchte man diese bei einem Schalleinfallswinkel von exakt 50 Grad hervorrufen, so ist der Mikrofonabstand von 39cm erforderlich Stereo+C Abbildung 2.12: Mikrofon-Anordnung Stereo+C Grundlage der Stereo+C -Anordnung von Andreas Gernemann [13] bildet ein beliebiges zweikanaliges Hauptmikrofon, zu dem ein drittes Mikrofon für den Center-Kanal hinzugefügt wird. Der größte Vorteil ist damit die stets gegebene Stereo-Kompatibilität, da das Center-Signal einfach weggelassen werden kann. Die Vorteile des Centers (z.b. Vergrößerung der Hörzone, Stabilität der Frontabbildung) können aber bei mehrkanaliger Wiedergabe beliebig hinzugefügt werden. Einzige Voraussetzung ist ein möglichst dekorreliertes Mitten-Signal, weshalb Gernemann einen Höhenunterschied von etwa 2m zwischen Stereo- und Center-Mikrofon vorschlägt. Klangliche Nachteile wie etwa Kammfiltereffekte sollten aufgrund der Dekorrelation nicht auftreten. Durch die Unabhängigkeit des L- R-Signals vom Center profitieren auch solche Wiedergabe-Anordnungen, bei denen der Center-Lautsprecher nicht identisch mit den Lautsprechern für L und R oder schlecht positioniert ist, etwa über oder unter Fernsehgeräten. Da das AB bereits als optimales Zweikanal-Hauptmikrofon in der Gruppe der Druckempfänger vorhanden war, wurde es als Grundlage des Stereo+C mitverwendet. Zudem wurde ein Mikrofon mit Nieren-Charakteristik etwa 2m über dem AB hinzugefügt. 5 39cm sin(50grad) = 30cm 16

17 Kapitel 3 Aufnahme der Musikbeispiele 3.1 Technik Die Unterschiede zwischen den im vorigen Kapitel vorgestellten Mikrofon-Anordnungen betragen teilweise nur wenige Centimeter im Abstand der Mikrofone zueinander bzw. wenige Grad Unterschied im eingestellten Winkel. Die zu erwartenden hörbaren Differenzen sind demnach relativ klein. Aus diesem Grunde wurde bei der Aufnahme versucht, andere klangbeeinflussende Parameter für alle Mikrofon-Anordnungen identisch zu halten. Neben der bereits erwähnten gleichzeitigen Aufnahme der Anordnungen einer Gruppe, welche Unterschiede in der Darbietung eleminieren sollte, wurden sämtliche Teile in der Signalkette für alle zwölf Aufnahmekanäle identisch gehalten: Kabel Mikrofon-Vorverstärker AD-Wandlung Cordial CTM-10 (10m) Millennia HV-3D (8-Kanal) Millennia HV-3C (2-Kanal, 2x) Apogee AD-16X Interface RME Fireface 800 Workstation Magix Sequoia Bei der Auswahl der Mikrofone wurde die gleiche penible Produkteinfalt verfolgt. Sämtliche Mikrofone wurden von der Firma Schoeps zur Verfügung gestellt. Bei den Druckempfänger-Anordnungen wurde das annähernd diffusfeld-entzerrte MK2S verwendet, da sich das Hauptmikrofon stets nahe des Hallabstandes befand. Das MK2S ist außerdem weiter verbreitet und wird vor allem als Hauptmikrofon häufiger verwendet als das freifeldentzerrte MK2. Für die Druckgradienten-Anordnungen musste prinzipbedingt auf verschiedene Mikrofon- Typen zurückgegriffen werden. Es wurde jedoch in Absprache mit dem Hersteller versucht, solche Mikrofon-Kapseln für die Charakteristiken Niere und Super-Niere auszuwählen, die 17

18 Abbildung 3.1: Aufzeichnungs-Equipment sich in ihrem Frequenzgang möglichst wenig unterscheiden. INA3 OCT OCT2 ORTF Decca-Tree AB Kugelvorhang Stereo+C MK4 + CMC6 (3x) CCM41V (2x), CCM4 (1x) CCM41V (2x), MK4 + CMC6 (1x) MSTC 64 U (mit MK4-Kapseln) MK2S + CMC6 (3x) MK2S + CMC6 (2x) MK2S + CMC6 (3x) MK2S + CMC6 (2x), MK4 + CMC6 (1x) Da ein Vergleich der verschiedenen Zweikanal-Downmixe bei diesem Hörtest Priorität haben sollte gegenüber den originalen Dreikanal-Fassungen und für diesen Vergleich das Medium CD als optimal für die Mehrheit der Hörer angesehen wurde, hat sich der Autor bei der Aufnahme für die Samplingfrequenz 44.1kHz mit einer Auflösung von 24bit entschieden. Die Wordclock-Erzeugung wurde dem AD-16X überlassen. Das nachfolgende Fireface, welches lediglich die Aufgabe einer Weiterleitung der digitalen Daten in den PC hatte, arbeitete entsprechend als Slave. Der Pegel der Mikrofon-Vorverstärkung wurde jeweils während einer kurzen Einspielphase der Musiker angepasst. Da die Lautstärken der einzelnen Anordnungen für den Hörtest ohnehin im Hörraum angeglichen werden sollten, wurden für die Aufnahme sämtliche Kanäle auf den gleichen Wert eingestellt. Ein Vergleich der tatsächlichen Vorverstärkung mit den aufgedruckten Rastungen fand zuvor mittels des Audio-Precision Mess-Systems im Erich- Thienhaus-Institut statt. Abbildung 3.2 zeigt die zu vernachlässigende Abweichung von maximal 0.1dB zwischen den einzelnen Kanälen. Eine nochmalige Messung am Aufnahmeort fand daher nicht statt. 18

19 Abbildung 3.2: Verstärkung der zwölf Mikrofon-Vorverstärker bei eingestellten 60dB Für eine der fünf Musikaufnahmen musste aus optischen und platztechnischen Gründen die Infrastruktur des Aufnahmesaales verwendet werden. Die Vorverstärkung und Wandlung für die Orchester-Aufnahme fand daher über das Stagetec Nexus statt, welches ebenfalls über rasterbare Einstellung der Vorverstärkung verfügt. Einschränkungen oder Abweichungen zu den übrigen Aufnahmen gab es demnach keine. 3.2 Räume Das Ziel dieser Untersuchung sollte nicht das Finden einer optimalen Anordnung für einen bestimmten Aufnahmeraum sein. Diese Aufgabe wird der Tonmeister wohl auch in Zukunft immer wieder aufs Neue zu bewerkstelligen haben. In dieser Untersuchung sollten vielmehr klangliche Defizite beim Downmix aufgezeigt werden, und zwar möglichst unabhängig vom Raum. Deshalb wurden die Musikbeispiele auf drei verschiedene Orte aufgeteilt. Abbildung 3.3: Neue Aula 19

20 3.2.1 Neue Aula Die Neue Aula der Musikhochschule Detmold wurde 1968 eröffnet. Mit einem Fassungsvermögen von etwa 600 Personen beträgt die Nachhallzeit in leerem Zustand rund 1,7 Sekunden Martin-Luther-Kirche Abbildung 3.4: Martin-Luther-Kirche Die Martin-Luther-Kirche liegt im Zentrum von Detmold nahe des Marktplatzes. Sie wurde 1898 erbaut und bietet ein Innenraum-Volumen von rund 3800m 3. Die Nachhallzeit beträgt im leerem Zustand 2,5 Sekunden, in besetztem Zustand (welcher während des Konzerts erreicht wurde) bei etwa 1,7 Sekunden Christus-Kirche Die Christus-Kirche wurde Anfang des 20. Jahrhunderts im gotischen Stil erbaut. Sie liegt am Kaiser-Wilhelm-Platz und stellt das Wahrzeichen der evangelisch-reformierten Kirche in Detmold dar. Bei einem Volumen von rund 7500m 3 liegt die Nachhallzeit bei etwa 3,6 Sekunden (leer). 3.3 Besetzungen Bezüglich der Besetzungen bestand die gleiche Herausforderung wie bereits bei der Raum- Auswahl. Es sollte nicht ein Optimum für eine bestimmte Aufnahmesituation gefunden werden, sondern es sollten generelle Schwierigkeiten der einzelnen Mikrofon-Anordnungen beim Stereo-Downmix ermittelt werden. Als Kompromiss zwischen Allgemeingültigkeit und Repräsentativität hat sich der Autor auf fünf unterschiedliche Musik-Beispiele beschränkt. 20

21 3.3.1 Orchester Die Orchester-Aufnahme entstand im Rahmen eines Meisterkonzertes in der Neuen Aula der Musikhochschule Detmold. Die Gruppe der Nieren-Anordnungen wurde während des eigentlichen Konzertes aufgenommen, da sie dem Publikum optisch zumutbarer erschien als der Aufbau der Kugel-Anordnungen. Letzte wurde während der Generalprobe am Tag zuvor aufgenommen. Als Musikbeispiel wurde ein Ausschnitt aus dem Klavier-Konzert B- Dur von W.A. Mozart gewählt, aufgrund des unausgewogenen Abstandes des Klavieres zum Hauptmikrofon allerdings die Orchester-Exposition. Abbildung 3.5: Orchester-Aufnahme (Neue Aula) Die Position des Mikrofon-Stativs war bei dieser Aufnahme bis auf wenige Centimeter festgelegt, da sämtliche Sitzplätze ausverkauft waren. Um dennoch das gewünschte Verhältnis von Direkt- zu Diffus-Schall zu erhalten, würde man normalerweise die Mikrofon- Charakteristik ändern. Durch die Festlegung auf die in Kapitel 2 beschriebenen Mikrofon- Anordnungen war eine klangliche Anpassung nicht möglich. Die Orchester-Beispiele v.a. der Druckgradienten-Gruppe enthielten dementsprechend wenig Raumsignale Vokal-Ensemble Das Konzert des Vokal-Ensembles VierCant in der Martin-Luther-Kirche war die erste Aufnahme für diese Arbeit. Während des Konzertes wurde die Gruppe der Druckgradienten- Anordnungen verwendet. Im Anschluss wurde das Ensemble gebeten, im der nun leeren Kirche das letzte Stück des Konzertes Notre Père von Maurice Duruflé noch einmal zu singen für die Gruppe der Kugel-Anordnungen. Der für die Berechnungen der Mikrofon-Anordnungen verwendete Abstand von 5 Metern wurde für dieses Beispiel für beide Mikrofon-Gruppen auf 3,5 Meter verringert, um das Ensemble auf dem Podium nicht unnatürlich auseinander zu ziehen, aber trotzdem eine akzeptable Abbildungsbreite zu erhalten. Für das Direkt/Diffus-Verhältnis war diese Änderung ebenfalls klanglich vorteilhaft. 21

22 Abbildung 3.6: Vokalensemble-Aufnahme (Martin-Luther-Kirche) Streichquartett Der erste Satz aus dem Streichquartett g-moll von Luigi Boccherini wurde von Studenten der Musikhochschule Detmold eingespielt. Als Aufnahmeort wurde die Martin-Luther- Kirche herangezogen. Wie bereits beim Vokal-Ensemble praktiziert wurde auch hier der Mikrofonabstand von 5 Metern auf 3,80 Meter verringert. Aufgrund der gegebenen Stufen im Altar-Bereich entstand bei der Anordnung der vier Instrumentalisten ein kleiner Zwischenraum zwischen 2. Geige und Bratsche. Abbildung 3.7: Streichquartett-Aufnahme (Martin-Luther-Kirche) 22

23 3.3.4 Gitarre Der Gitarren-Student Hugo Acosta aus Dortmund spielte im Rahmen seiner CD-Produktion in der Christus-Kirche die Sonatina von Federico Moreno Torroba. Während der Aufwärmphase wurde das Stück zweimal für die beiden Mikrofon-Gruppen aufgenommen. Der Abstand zwischen Instrument und Mikrofon-Traverse betrug 4 Meter. Das Material der anschließenden Produktion wurde nicht verwendet. Abbildung 3.8: Gitarren-Aufnahme (Christus-Kirche) Orgel Ebenfalls in der Christus-Kirche entstand die Aufnahme von Wer nur den lieben Gott lässt walten des Komponisten J. S. Bach. Im Vergleich zu den anderen ebenfalls eingespielten Werken wurde dieses Stück für den Hörtest herangezogen, um auch extrem tieffrequente Signale bei den verschiedenen Mikrofonanordnungen vergleichen zu können, welche in keinem Abbildung 3.9: Orgel-Aufnahme (Christus-Kirche) 23

24 anderen Musikbeispiel enthalten waren. An der Orgel spielte die Kirchenmusik-Studentin Regina Werbick aus Detmold Saxophon Einzel-Positionen Zur besseren Überprüfung der tatsächlichen Abbildungskurven wurde ein einzelnes Saxophon aus insgesamt 21 verschiedenen Positionen in der Martin-Luther-Kirche aufgenommen. Der Mikrofon-Aufbau entsprach exakt den für die übrigen Musik-Beispiele verwendeten Aufbauten. Um einen direkten Vergleich mit den berechneten Kurven des Image- Assistenten [10] zu ermöglichen, wurde der Abstand (d.h. der Radius) zwischen Instrument und Mikrofon auf 5 Meter festgelegt. Von der Mitte ausgehend wurden je 10 Positionen nach links und rechts auf einem Halbkreis gekennzeichnet, jeweils mit einem Abstand von 5 Grad bzw. 43cm. Der resultierende Aufnahmewinkel betrug demnach zwischen den äußeren Positionen 100 Grad, was sich mit den berechneten Winkeln der verwendeten Mikrofon- Anordnungen decken sollte. Der Spieler (Marcus Blome, Tonmeister-Student aus Detmold) wurde gebeten, sich bei allen Positionen in Richtung der Mikrofon-Anordnungen zu drehen und die Dynamik und Artikulation möglichst für alle Wiederholungen konstant zu halten. Abbildung 3.10: Anordnung der Einzel-Positionen 24

25 Kapitel 4 Vergleichs-Test 4.1 Test-Design Als Grundlage für den Hörtest wurde der Dominanz-Paar-Vergleich verwendet. Jede Mikrofon-Anordnung einer Gruppe wurde innerhalb eines Tests mit jeder anderen Anordnung verglichen. Im Gegensatz zum Ratingtest, bei dem jeder Testkandidat für sich alleine anhand einer Skala bewertet wird, sollte der Paar-Vergleich vor allem bei geringen Unterschieden eindeutigere Ergebnisse liefern. Der Teilnehmer musste sich lediglich für Beispiel A oder B bezüglich der gefragten Kategorie entscheiden. Eine quantitative Einordnung brauchte nicht getroffen zu werden. Die Voraussetzung für einen Dominanz-Paar-Vergleich ist eine relativ geringe Anzahl an Kandidaten, die miteinander verglichen werden soll. Die pro Gruppe aufgenommenen vier Mikrofon-Anordnungen ergeben jeweils sechs Paarungen. Um später eine klare Rangordnung der Kandidaten erstellen zu können, müssen immer alle möglichen Paarungen pro Testdurchgang vorkommen. Da das Ziel dieser Arbeit nicht im Vergleich der ursprünglichen Dreikanal-Anordnungen bestand, sondern in erster Linie die Downmix-Qualitäten getestet werden sollten, wurden zwei verschiedene Tests entworfen, einen in Surround und einen in Zweikanal-Stereo. Die einzelnen Musikbeispiele wurden immer auf eine Anzahl von jeweils zwölf Paarungen aufgefüllt, auch wenn teilweise weniger Paarungen notwendig waren. Auf diese Weise konnte immer der gleiche Testbogen verwendet werden. Auch die Dauer des Tests war immer gleich lang Surround-Test Beim Surround-Test wurden zunächst sämtliche der vier Mikrofon-Anordnungen jeweils in ihrer Original-Fassung miteinander verglichen, was eine Anzahl von sechs Paarungen ergab. Beim Stereo-Mikrofon blieb der Center-Kanal entsprechend ungenutzt. Durch den Vergleich der drei Dreikanal-Anordnungen mit ihrem eigenen Stereo-Downmix entstanden drei weitere Paarungen. 25

26 Um auf eine Gesamtzahl von 12 Tracks zu kommen, wurde die erste Paarung als Trainings- Phase genutzt und für die Auswertung nicht weiter verwendet. Der zweite und letzte Track diente einer Validitätsprüfung, um Probleme des einzelnen Teilnehmers mit der Aufgabenstellung ausfindig zu machen und evtl. nicht konsistente Beurteilungen von der Auswertung ausschließen zu können. Der Surround-Test wurde auf DVD-Audio (48 khz, 24 bit) erstellt. Die hinteren Kanäle blieben ungenutzt Stereo-Test Beim Stereo-Test wurden ebenfalls die vier Mikrofon-Anordnungen miteinander verglichen, hier allerdings immer als Zweikanal-Fassung. Der Center-Kanal der 3-Kanal-Anordnungen wurde entsprechend des ITU-Standards mit einer 3dB-Absenkung auf den linken und rechten Kanal verteilt. Das Stereo-Mikrofon blieb unverändert. Als Ausgabeformat wurde das Audio-CD-Format (44.1 khz, 16 bit) gewählt, um den Test auch außerhalb des Hörraumes mit Hilfe gängiger CD-Player durchführen zu können. Die Zusammenstellung des Tests folgte den Empfehlungen nach ITU-R BS [3]. Die Dauer des einzelnen Beispiels wurde auf zehn Sekunden gekürzt, um kleinste Unterschiede zwischen den jeweiligen Testkandidaten erfassen zu können. Die Pause zwischen den einzelnen Paarungen wurde anhand von Vortests auf 6 Sekunden festgelegt, in denen der Teilnehmer ausreichend Zeit haben sollte, um seine Entscheidung in Ruhe zu notieren. Nach [3] wird eine Gesamtdauer von Minuten empfohlen. Bei einer Anzahl von 12 Paarungen von je 26 Sekunden also rund 5,5 Minuten pro Musikbeispiel boten sich demnach drei verschiedene Musikbeispiele pro Test an. Um alle fünf Musikbeispiele verwerten zu können, und dies auch noch jeweils einmal mit Druck- und einmal mit Druckgradienten- Empfängern, mussten insgesamt vier verschiedene Surround-Tests und vier verschiedene Stereo-Test erstellt werden. Die Reihenfolge sowohl innerhalb eines Zwölfer-Blockes als auch bezüglich der einzelnen A/B-Paarung wurde entsprechend den Empfehlungen aus [3] immer zufällig per Würfel bestimmt, um eine Beeinflussung seitens des Versuchsleiters auszuschließen. Die Lautstärke- Angleichung der einzelnen Mikrofon-Anordnungen wurde anhand einiger Vortests mit zwei Tonmeister-Studenten subjektiv vorgenommen. Sämtliche objektiven Messversuche mittels Pegelmesser brachten leider nicht die gewünschte gleiche Lautheit. Als Zusatz-Aufgabe wurde im Anschluss an die drei Musik-Beispiele noch ein vierter Block hinzugefügt mit zehn Positionen der in Kapitel erläuterten Saxophon-Aufnahmen zur Kontrolle der Abbildungskurven. Aufgrund der insgesamt 378 Positionen 1, aber den bei acht verschiedenen Tests nur möglichen 80 Beispielen, konnte dieser Test-Teil nur ansatzweise durchgeführt werden. Es wurde versucht, für alle Mikrofon-Anordnungen die gleichen wenigen Positionen abzufragen, um bei der Auswertung einheitlichere Kurven zu 1 18 Mikrofon-Anordnungen (10x Original + 8x Downmix) mit jeweils 21 Positionen 26

27 erhalten. Auch in diesem Test-Teil wurde die Reihenfolge wieder ausschließlich per Zufall bestimmt. Aufgrund des konstanten Abstandes von 5 Metern zwischen Instrument und Mikrofon ergab sich eine subjektiv größere Entfernung und Räumlichkeit bei der Gruppe der Druck-Empfänger gegenüber den Druckgradienten-Empfängern. Um die subtilen Unterschiede innerhalb einer Gruppe überhaupt sinnvoll auswerten zu können, wurde für jeden Test nur eine der beiden Gruppen verwendet Seitliche Hörposition Bei den Vorbereitungen der Musikbeispiele fiel bereits auf, dass eine klangliche Beurteilung nicht nur im Sweetspot möglich ist, sondern auch seitliche Positionen durchaus geeignet sind, um eine Bevorzugung festzustellen. Es wurde vermutet, dass die Ergebnisse ausserhalb des Sweetspots möglicherweise sogar eindeutiger ausfallen würden als die von der normalen Abhörposition. Der Test wurde daher teilweise auch von einer seitlichen Position durchgeführt, etwa 70cm rechts und 20cm hinter dem Sweet-Spot. Nach [3] fällt diese Position noch in den empfohlenen Hörbereich, sie wurde aber trotzdem gesondert ausgewertet. 4.2 Hörraum Für den Hörtest wurde der Referenz-Abhörraum des Erich-Thienhaus-Institutes verwendet. Dieser ist mit fünf identischen Lautsprechern des Typs RL901K der Firma Musikelektronik Geithain bestückt, welche sich in der nach [5] empfohlenen Aufstellung (frontal +/- 30 Grad, seitlich 110 Grad) befanden. Abbildung 4.1: Nachhallzeit T15 des Abhörraumes mit Toleranzkanal nach [5] - aus [15] Die Wiedergabe der Hörbeispiele erfolgte über den Player Denon DVD-2900 und eine Rotel RSP-1098 Vorverstärker. Die Abhörlautstärke wurde vor dem Test auf einen festen Wert eingestellt, durfte jedoch von den Teilnehmern je nach persönlicher Hörgewohnheit für jedes Musikbeispiel um 2dB variiert werden. Neben der Lautsprecher-Wiedergabe wurden einige Teilnehmer gebeten, den Test über Kopfhörer durchzuführen. Hierzu wurden Audio-CDs ausgegeben, welche eine Test-Durchführung auch außerhalb des Hörraumes ermöglichte. Als Kopfhörer wurde bis auf eine Ausnahme das Modell AKG K-501 verwendet. 27

28 4.3 Bewertungsbogen Der Bewertungsbogen wurde mit dem Ziel entworfen, dass die Mehrzahl der Teilnehmer den Test ohne Wiederholungen absolvieren soll. Da die Dauer jedes Paarvergleiches unter Berücksichtigung der Fähigkeiten unseres Kurzzeit-Gedächtnisses auf zweimal zehn Sekunden beschränkt war, musste auch die Menge der zu bewertenden Parameter entsprechend klein gehalten werden. Statt einer simplen besser/schlechter-einordnung sollte der Test einige Details zur Begründung der Befürwortung oder Ablehnung einzelner Mikrofon-Anordnungen hervorbringen. Nach einigen Vorversuchen mit nachfolgender Diskussion über die gehörten Unterschiede zwischen den Kandidaten kristallisierte sich die getrennte Behandlung von Direktund Diffus-Schall heraus. Der Autor entschied sich zu diesem Zwecke für die beiden Kategorien Klangfarbe und Räumlichkeit, wobei sich erstere eher auf den Direktschall beziehen sollte, letztere eher auf den Diffus-Schall. Zur Überprüfung der vorgenommenen Angleichung der Mikrofon-Anordnungen sollte zudem noch die Kategorie Abbildungsbreite eingeordnet werden. Es wurde angenommen, dass dieser Punkt relativ schnell und ohne Nachdenken bewertet werden konnte, so dass die Abbildungsbreite bei jedem Paarvergleich zuerst abgefragt wurde. Währenddessen sollte der Teilnehmer unterbewusst eine Befürwortung eines der beiden Beispiele entsprechend der subjektiven Kategorien Klangfarbe und Räumlichkeit bilden. Der letzte Testteil war nicht als Paarvergleich angelegt, so dass die Dauer der einzelnen Beispiele verlängert werden konnte. Dies ermöglichte ebenfalls eine Erweiterung der zu bewertenden Parameter. Da kein direkter Vergleich zu anderen Beispielen vorgenommen werden sollte, wurde darauf geachtet, dass die verwendeten Kriterien möglichst beschreibend statt bewertend formuliert wurden. Die Verwendung neutraler Adjektiv-Paare wie hell/dunkel sollte im Gegensatz zu negativ formulierten Paaren wie schrill/dumpf den Teilnehmer dazu ermutigen, ohne Bedenken auch die äußeren Positionen in seine Bewertung mit aufzunehmen. Lediglich das letzte Adjektiv-Paar angenehm/unangenehm zielte auf eine tatsächliche Bewertung des gehörten Beispiels. Eine Einordnung der Entfernung scheint auf den ersten Blick absurd, da sämtliche Beispiele mit gleichem Abstand aufgenommen wurden. Solange der Test-Teilnehmer jedoch nichts über das Zustandekommen der Aufnahme erfährt, wird er den Parameter nah/entfernt ohne Probleme einordnen können. 4.4 Teilnehmer Aufgrund der geringen Unterschiede zwischen den einzelnen Mikrofon-Anordnungen wurden für den Hörtest lediglich Experten-Hörer herangezogen. Insgesamt 23 Tonmeister- Studenten des Erich-Thienhaus-Instituts sowie zwei Tonmeister des SWR haben den Test absolviert. Für die seitliche Hörposition wurden Teilnehmer herangezogen, die bereits einen 28

29 Test aus der Sweetspot-Position gemacht haben. Wegen ihrer besonderen Kenntnisse des eigenen Instrumentenklanges wurden zudem zwei der an den Aufnahmen beteiligten Musiker für den Hörtest zugelassen. Um denjenigen Teilnehmern, welche sich zur mehrmaligen Test-Teilnahme bereit erklärt haben, ein möglichst abwechslungsreiches Musik-Programm zu bieten und damit eine gleichbleibend hohe Aufmerksamkeit während des Tests zu erhalten, wurde stets darauf geachtet, dass im Wiederholungsfalle ein anderer Test absolviert wurde. 4.5 Testablauf Sämtliche Teilnehmer wurden zu Beginn des Tests vom Versuchsleiter mündlich mit den Fragestellungen vertraut gemacht. Aus jeder der drei Musikbeispiele wurde ein zu bewertendes Paar gemeinsam durchgehört, um möglicherweise auftauchende Fragen vorab klären zu können. Ebenfalls wurden je drei der Positions-Beispiele der Zusatz-Aufgabe zusammen gehört. Der Teilnehmer konnte den Test anschließend selbständig durchführen, wobei er mittels Fernbedienung ständig das Tempo an seine eigene Urteilsfähigkeit anpassen konnte. Die Wiederholung des gehörten Paares sowie die Unterbrechung zwecks Nachdenken oder Ausruhen war jederzeit möglich. Die Tests aus der seitlichen Position wurden zum Teil eigenständig durchgeführt, zum Teil aber auch zu zweit. Dabei hatte der Teilnehmer im Sweetspot stets die Kontrolle über das Tempo und der seitliche Hörer sollte nur im Anschluss an einen Musikblock im Bedarfsfall um eine Wiederholung einzelner Paare bitten. Eine gegenseitige Beeinflussung durch eventuell entstehende Diskussionen sollte dadurch vermieden werden. Da die seitlichen Hörer bereits mit dem Testablauf vertraut waren und ihre Entscheidungen meist zügiger treffen konnten als die Erstteilnehmer im Sweetspot, gab es hierbei keine Komplikationen. Bei der Test-Durchführung über Kopfhörer außerhalb des Hörraumes fehlte die gemeinsame Hörphase mit dem Versuchsleiter. Um Unklarheiten dennoch vorzubeugen, wurde versucht, nur solche Teilnehmer für den Kopfhörer-Test heranzuziehen, welche den Test bereits einmal über Lautsprecher absolviert haben. Die ursprünglich geplante Test-Dauer von 30 Minuten konnte von den meisten Teilnehmern nicht erfüllt werden. Die Möglichkeit des nochmaligen Hörens wurde öfters als erwartet genutzt, so dass sich regelmäßig eine Dauer von Minuten ergab. Die Unterschiede zwischen den Musikbeispielen waren offenbar so gering, dass es selbst für die mit klanglichen Beurteilungen täglich konfrontierten Tonmeister-Studenten schwierig war, eine eindeutige Entscheidung zu treffen. 29