D_UP01094.Book Seite 313 Mittwoch, 20. April 2005 5:03 17 C Audiogrundlagen C Anhang Mit Soundtrack Pro können Sie ohne Hintergrundwissen oder entsprechende Erfahrungen Musikprojekte in Profi-Qualität erzeugen. In diesem Kapitel werden die grundlegenden Audio- und Musikkonzepte beschrieben, die Sie für Ihre Arbeit mit dem Programm benötigen. Grundlagen der Audiobearbeitung Es macht Sinn, sich zunächst einmal mit einigen grundlegenden Begriffen und Ideen zur Audiobearbeitung zu beschäftigen. Danach wird Ihnen der Umgang mit Audiodateien und den in Soundtrack Pro enthaltenen Steuerelementen, Effekten und Hüllkurven mit Sicherheit leichter fallen. Klangwellen Was das menschliche Ohr als Töne wahrnimmt, sind hörbare Schwingungen der Luft in Form von Klangwellen. Die Ausbreitung von Klangwellen in der Luft erfolgt wie die Ausbreitung von Wellen auf dem Wasser. Ausgangspunkt ist die jeweilige Tonquelle, von der aus die Wellen sich nach einem regelmäßigen Muster aus Verdichtung und Verdünnung ausbreiten. 313
D_UP01094.Book Seite 314 Mittwoch, 20. April 2005 5:03 17 Frequenz und Amplitude Die Wiederholungsrate einer Klangwelle, also der zeitliche Abstand zwischen zwei Spitzen der Welle, wird als Frequenz bezeichnet. Die Frequenz wird in Schwingungen pro Sekunde oder Hertz (Hz) gemessen. Das menschliche Gehör kann relativ hohe Tonfrequenzen (wie beispielsweise bei einer Flöte, einer Kinderstimme oder dem akustischen Signals einer Lokomotive) und relativ niedrige Tonfrequenzen (wie beispielsweise bei einer Bassgitarre, einer männlichen Stimme oder dem Poltern eines Zuges auf seinen Schienen) wahrnehmen. Das für das menschliche Gehör wahrnehmbare Frequenzband reicht von ca. 20Hz bis 20kHz. Frequenz Amplitude Die Fülle oder Intensität eines Tons manifestiert sich in dessen Amplitude. Diese wird in Dezibel (db) gemessen. Die Amplitude nehmen wir als Lautstärke oder Tonstärke wahr. Die Bandbreite der für das menschliche Gehör wahrnehmbaren Lautstärke beträgt ungefähr 0 130 db. Höhere Dezibelwerte bereiten dem menschlichen Gehör Schmerzen. 314 Anhang C Audiogrundlagen
D_UP01094.Book Seite 315 Mittwoch, 20. April 2005 5:03 17 Töne in der Musik Töne in der Musik verfügen gewöhnlich über eine regelmäßige Frequenz. Diese wird als Tonhöhe wahrgenommen. Die Tonhöhe wiederum wird über Noten wie C, Eb und F# dargestellt. Bei dem, was wir mit dem menschlichen Gehör als Tonhöhe wahrnehmen, handelt es sich aber lediglich um den tiefsten und stärksten Teil der Klangwelle, die so genannte Grundfrequenz. Jeder Klang in der Musik verfügt aber auch über höhere und weichere Töne, die so genannten Obertöne. Diese wiederholen sich in regelmäßigen Abständen als ein Vielfaches der jeweiligen Grundfrequenz. Wir können die Obertöne nicht explizit als Tonhöhe wahrnehmen. Stattdessen empfinden wir sie eher als Klangfarbe (oder Timbre), über die/das wir zwischen verschiedenen Instrumenten oder Stimmen unterscheiden können, selbst wenn diese sich auf derselben Tonhöhe bewegen. Wenn Sie die Höhe an Ihrem Stereogerät regulieren oder einen EQ- Effekt (Equalizer, Gleichrichter) anwenden, erhöhen Sie damit die Stärke bestimmter Obertöne in der Musik, die Grundfrequenzen dagegen bleiben unberührt. Grundfrequenz Erste Harmonische Zweite Harmonische Anhang C Audiogrundlagen 315
D_UP01094.Book Seite 316 Mittwoch, 20. April 2005 5:03 17 Hüllkurven Ein weiterer Aspekt von Klang, durch den zwischen Instrumenten und Stimmen in derselben Tonhöhe unterschieden werden kann, ist die so genannte Hüllkurve. Jede auf einem Musikinstrument gespielte Note zeigt im verlauf eine eindeutige Kurve zuund abnehmender Lautstärke. Die Klänge bestimmter Instrumente wie insbesondere des Schlagzeugs und anderer Percussioninstrumente beginnen mit einem hohen Lautstärkepegel, der aber schnell abnimmt und verstummt. Die Klänge anderer Instrumente wie beispielsweise die einer Violine oder Trompete können kontinuierlich auf demselben Lautstärkepegel gehalten werden, die Lautstärke kann aber ebenso erhöht oder gesenkt werden. Diese Kurve zur Darstellung der Lautstärke wird als Hüllkurve bezeichnet. Sie funktioniert wie eine Signatur, über die unserem Gehör mitgeteilt wird, durch welches Instrument der jeweilige Ton produziert wird. Percussion-Hüllkurve Kontinuierliche Hüllkurve Beziehungen zwischen Phasen Wenn sich zwei Instrumente oder Stimmen auf derselben Tonhöhe bewegen, zeigen die Klangwellen zwar möglicherweise exakt dieselbe Frequenz und Amplitude, doch Spitzen und Tiefpunkte der Wellen erreichen unser Ohr oder das aufzeichnende Mikrofon leicht zeitversetzt. In diesem Fall wird von einer Differenz in der Phase der Klangwellen gesprochen. Wenn zwei Klangwellen eine komplett deckungsgleiche Phase aufweisen, verdoppelt sich die Lautstärke. Wenn zwei Klangwellen eine komplett unterschiedliche Phase aufweisen, heben sie sich gegenseitig auf, und wir nehmen Stille wahr. Einige Effekte wie beispielsweise Phasenschieber machen sich diese Eigenschaften der Beziehungen zwischen Phasen zunutze, wenn der Klang eines Audiosignals geändert werden soll. 316 Anhang C Audiogrundlagen
D_UP01094.Book Seite 317 Mittwoch, 20. April 2005 5:03 17 Aufnehmen von Ton Bei einer Tonaufnahme werden die durch die Luft übertragenen Klangwellen in ein elektrisches Signal konvertiert. Dazu wird ein so genannter Transducer verwendet. Die Töne können entweder analog oder digital aufgenommen werden. Analoges Aufnehmen Bei einer analogen Tonaufnahme werden die Klangwellen als kontinuierliches elektrisches Signal aufgenommen. Dabei kommt es zur Berührung zwischen den Schwingungen in der Luft und der Membran des Mikrofons. Die Membran wird in Bewegung versetzt. Die Bewegungen der Membran werden von einem Transducer im Mikrofon in ein elektrisches Signal konvertiert. Die verdichteten Teile der Klangwelle werden als positive elektrische Spannung und die verdünnten Teile als negative Spannung aufgenommen. Die Spannung des aufgenommenen Signals ist zu jeder analog zu den Frequenzen der Welle und den dazugehörigen Amplituden. Die Technologie für analoge Aufnahmen wurde ursprünglich für den Einsatz mechanischer Werkzeuge entwickelt, mit deren Hilfe das Tonsignal direkt auf Wachszylinder oder auf lackierte Platten gezeichnet wurde. Unkompliziertheit der Technologie und schnelle Entwicklung der Elektronik während des 20. Jahrhunderts sorgten dafür, dass dieses Verfahren bei Musikaufnahmen und beim Unterlegen von Filmen mit Musik breite Anwendung fand. Allerdings bereitet das analoge Aufnehmen von Audiomaterial auch einige Probleme hinsichtlich der Wiedergabe in High-Fidelity-Qualität. Namentlich sind das Störgeräusche, Verzerrung und Qualitätsverluste, die auftreten, sobald das Audiosignal kopiert oder reproduziert wird. Anhang C Audiogrundlagen 317
D_UP01094.Book Seite 318 Mittwoch, 20. April 2005 5:03 17 Digitales Aufnehmen Bei einer digitalen Tonaufnahme werden die Klangwellen als eine Serie von Samples (Probe) auf einer Festplatte oder einem anderen digitalen Speichermedium aufgenommen. Ein Sample beschreibt die Spannungen entsprechend der Frequenzen der Welle und den dazugehörigen Amplituden in einer Serie von Binärzahlen oder Bits. Sie können ein Sample mit dem Schnappschuss eines Tons zu einem bestimmten punkt vergleichen. Die Technologie für digitale Aufnahmen bietet gegenüber der für analoge Aufnahmen zahlreiche Vorteile. Dazu gehören schwächere Störgeräusche, breitere Frequenzbereiche sowie weniger Verzerrung (sofern mit dem richtigen Pegel aufgezeichnet wird). Außerdem können digitale Aufnahmen jederzeit und beliebig oft ohne Verluste hinsichtlich der Qualität des Audiomaterials reproduziert werden. Diese Vorteile und die große Popularität von Personalcomputern haben dazu geführt, dass sich die Erzeugung digitalen Audiomaterials zu einer führenden Technologie der Musikbranche entwickelt hat. 318 Anhang C Audiogrundlagen
D_UP01094.Book Seite 319 Mittwoch, 20. April 2005 5:03 17 Abtastrate und Bit-Tiefe Die Qualität digital aufgenommenen Audiomaterials hängt von zwei Faktoren ab: der Abtastrate und der Bit-Tiefe bei Aufzeichnung des Signals. Bei der Abtastrate handelt es sich um die Anzahl der pro Sekunde aufgezeichneten Samples. Bei der Bit-Tiefe handelt es sich um die Anzahl digitaler Bit pro Sample. Nach diesen beiden Faktoren richtet sich der Umfang der Informationen in einer digitalen Audioaufzeichnung. Je höher die Werte für Abtastrate und Bit-Tiefe in Bezug auf eine Aufnahme, desto sauberer die Wiedergabe des Originaltons in der Aufnahme. Niedrige Abtastrate Hohe Abtastrate Bei digitalen Musikaufnahmen sind sehr hohe Werte für Abtastrate und Bit-Tiefe erforderlich. Nur so kann sichergestellt werden, dass alle Nuancen der Musik zufriedenstellend wiedergegeben werden können. Das Nyquist-Theorem besagt, dass Tonaufnahmen immer mindestens mit dem doppelten Wert der höchsten Abtastrate erfolgen sollte, um so eine saubere Wiedergabe des Originaltons sicherzustellen. Audio-CDs werden gewöhnlich mit einer Abtastrate von 44,1kHz und einer Bit-Tiefe von 16Bit aufgenommen. (Bei einigen CDs werden auch Bit-Tiefen von 20 oder 24Bit verwendet.) Audiomaterial für DVDs wird häufig mit einer leicht höheren Abtastrate von 48kHz aufgenommen. In Soundtrack Pro können Sie digitale Audiodateien mit Abtastraten von bis zu 96kHz und Bit-Tiefen von bis zu 24Bit aufnehmen und wiedergeben. Anhang C Audiogrundlagen 319
D_UP01094.Book Seite 320 Mittwoch, 20. April 2005 5:03 17 Digitale Verzerrung Damit Tonaufnahmen mit weitestmöglichem Dynamikbereich möglich werden, muss ein ausreichend hoher Eingangspegel eingestellt werden, um so das komplette Audiosignal aufnehmen zu können. Wenn Sie den Eingangspegel allerdings zu hoch einstellen, läuft das Signal über den hinsichtlich Abtastung bzw. sauberer Wiedergabe maximal möglichen Pegel hinaus, und es kommt zu digitaler Verzerrung. Digitale Verzerrung wird für die Mehrzahl der Programme für digitales Audiomaterial einschließlich Soundtrack Pro als jeder punkt definiert, an dem das Signal 0 db übersteigt. Schon ein einziges Sample über 0 db kann zu einer spürbaren Verzerrung führen, die dann als scharfes Klirren bei der Wiedergabe hörbar ist. Digitale Verzerrung ist gewöhnlich unerwünscht. Soundtrack Pro bietet Ihnen daher Lautstärkepegel und andere Steuerelemente, über die Sie eine Verzerrung diagnostizieren und aus Ihren Projekten entfernen können. 320 Anhang C Audiogrundlagen