Lade Inhalt...

Zum Problem hörbarer Differenzen einer Ambient-Mikrofonierung mit einem aus der gleichen Installation gewonnenen Faltungshall

Diplomarbeit 2011 37 Seiten

Tontechnik

Leseprobe

Inhaltsverzeichnis

Wort Definitionen

1. Einleitung
1.1. Vorwort
1.2. Geschichte des Faltungshall
1.3. Altiverb 6

2. Aufzeichnung und Einbindung einer Impulsantwort
2.1. Die akustische Umgebung und Halldefinition
2.2. Das Impulssignal
2.2.1. Der Pistolenschuss
2.2.2. Der Sinus Sweep
2.2.3. Anmerkungen bezüglich trockener Signaleinbindung in Altiverb 6
2.3. Die Mikrofonierung
2.3.1. Das Mikrofon und dessen Eigenschaften
2.3.2. Stereomikrofonierung
2.4. Impulspositionen, Mikrofonpositionen und Abstände
2.4.1. Impulsposition/Mikrofoposition mit Monoimpulsen
2.4.2. Impulsposition/Mikrofonposition mit Stereoimpulsen
2.4.3. Impulsposition/Mikrofonposition für die Aufzeichnung trockener Signale
2.5. Technische Angaben
2.6. Einbindung in Altiverb 6

3. Die Untersuchung
3.1. Der technische Unterschied bei der Trockenaufnahme zwischen der Schreckschusspistole und dem Sinus-Sweep
3.2. Differenzen zwischen Altiverb 6 und dem natürlichen Hall
3.2.1. One In/Two Out with Carioids
3.2.2. Two In/Two Out with Omni Directionals
3.3. Faltungsprozess und Differenzen realer Mikrofon-/Impulsabständen gegenüber Pre Delay Lösung in Altiverb 6

4. Abschliessende Betrachtung
4.1. Fazit
4.2. Eigene Meinung

5. Anhang
5.1. Quellenverzeichnis
5.2. Bildverzeichnis

Wort Definitionen

Um den fachlichen Ausdruck nicht zu verfälschen, sind hier die englischen Ausdrücke vorhanden. Um Begriffe, bezüglich Quellen unverfälscht zu verwenden, werden sie hiermit zur Erklärung zusammengefasst.

- Altiverb®, Waves®, Vienna®, Voxengo®, Logic®, FuzzMeasure®, BlueCat® und Neumann® werden fortfolgend ohne „®“ verwendet
- Wird das Wort „Altiverb“ verwendet, handelt es sich immer um die Version
„Altiverb Regular, Version 6.0.3“. Ausgenommen „Kapitel 1.3. Altiverb 6.
- IR ist die Abkürzung für Impulse Response.
- SDII ist die Abkürzung für Sound Designer zwei (unkomprimierte Audio Datei).
- „Cardioid“ beschreibt eine Mikrofonkapsel mit Richtcharakteristik „Niere“.
- „Omni Directional“ beschreibt eine Mikrofonkapsel mit Richtcharakteristik „Kugel“.
- „One In/One Out“, „One In/Two Out“ oder „Two In/Two Out, beschreiben die Impulsantwort-Aufzeichnungen. „In“ steht für die Anzahl Positionen der Impulse, „Out“ für die Anzahl aufgezeichneter Mikrofonkanäle.

1. Einführung

1.1 Vorwort

Diese Diplomarbeit befasst sich mit der optimalen Aufnahme einer Impulsantwort, dessen Einbindung in Altiverb 6 und die zum Vergleich herangezogene Ambient- Mikrofonierung aus der gleichen Installation. Die natürliche Hallaufnahme dient einerseits als Vergleich, andererseits auch als Preprocessing File, welches mit dem trockenen Signal desselben Dirac Stosses oder Sinus-Sweeps gefaltet wird. Die perfekte Ambient-Mikrofonierung für eine Aufnahme in einem Theater oder Opernsaal ist nicht nur zeitaufwendig sondern auch teuer. Ein weiterer Aspekt ist, dass die Mikrofonierung bei leerem Saal wesentlich anders klingt als bei dem eigentlichen Event. Die resultierende Frage ist daher, ob es zwischen einer Ambient-Mikrofonierung und dem Faltungshall desselben Raumes wirklich einen hörbaren, oder doch nur ein technischen, zu vernachlässigbaren Unterschied gibt. Der Schwerpunkt dieser Arbeit behandelt deshalb den Vergleich, bei dem weitere Faktoren wie der Impuls, die optimale Mikrofonierung, die Positionierung des Dirac Stosses so wie die gewählten Räume eine beachtliche Rolle spielen. Für die Aufzeichnung der Impulsantwort sowie des natürlichen Hall wird auf die Methode eines Sinus-Sweeps und einer Schreckschusspistole zurückgegriffen. Die Aufzeichnung des Raumes wird anhand eines Mikrofontyps und zwei Stereomikrofonieverfahren getestet. Diese Aufnahmen werden in einer Räumlichkeit mit optimaler akustischer Beschaffenheit getätigt, um so am Ende eine möglichst brauchbare Impulsantwort als Bestätigung zu erhalten. Ebenso wird der Vorgang für das trockene Signal, welches für die Faltung benutzt wird, erklärt und genauer umschrieben. Die Faltung der erzeugten Signale werden anhand Altiverb 6 Regular getestet.

Noureddine Abbassi

1.2 Geschichte des Faltungshalls

Die ersten Ideen rund um das Thema Faltungshall reichen in das Jahr 1991 zurück. Nur renommierte Tonstudios konnten sich damals die überteuerten algorithmischen Hallgeräte leisten, also musste eine kostengünstigere Alternative für ein breiteres Publikum her.

„Die sich damals auf dem Höhepunkt befindende Sampling-Technologie ermöglichte die ersten Versuche das legendäre Lexicon-Hallgerät zu sampeln und diese Samples per MIDI-Befehlen an vorhandene Audiosignale ran zu hängen, um diese dadurch letztendlich zu verhallen“ [1]

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

[Abb.1] Sony DRE-S777

Dies führte jedoch zum Problem, das die verhallenden Räume des Lexicon- Hallgeräts mit einem Impuls erzeugt wurden und daher nie Identisch mit dem zu verhallenden Signal war. Am besten kann man sich dies folgendermassen vorstellen: Wenn man einen Bass Sound, der mehrheitlich tiefe Frequenzen enthält, durch einen mit einem breitbandigen erzeugten Impuls erzeugt, welcher das ganze Frequenzspektrum beinhaltet so hat dies eine unnatürliche ver- hallung des Signals zur folge. Sony war der erste Hersteller, welche sich dem Problem hingab und war somit auch das Fundament für das Faltungsprinzip, das auch heute noch benutzt wird. Früher wurden die Signale – Ursprungssignal und Impulsantwort – via MIDI getriggert. Sony kam mit der Idee, den Rechenintensive Vorgang per DSP zusammenzurechnen – dieser Vorgang wurde Faltung genannt.

Die damals noch diskrete Faltung, bei der die Berechnung im Zusammenhang mit der Zeit geschah, wurde Ende der 90ger Jahre grundlegend verändert. Um die damals noch sehr rechenintensive Faltung zu verringern, wurde die sogenannte Spektrum-Mulitplikation eingesetzt, welche auf dem Prinzip der Fouriertransformation basiert. Dies war der ultimative Durchbruch des Faltungshalls.

„Aktuell gibt es hunderte Halleffekte in Form von Hard- und Softwarelösungen auf dem Markt, deren Funktionsweise auf der Faltungstheorie basiert“ [2]

1.3 Altiverb 6

Altiverb ist ein Produkt der niederländischen Softwareschmiede Audio Ease und gilt nebst Voxenco Pristine und Vienna Symphonic Library „MIR“ als führender Hersteller von Faltungshallprodukten. Obwohl meine Arbeit ausschliesslich auf Altiverb 6 getestet wurde, kann man davon ausgehen, dass „MIR“ die genauste Simulation bietet, da jedes Instrument eines Orchesters einzel verhallt wird und somit das Abstrahlverhalten der Instrumente berücksichtigt wird.

Altiverb Version 1.0 erschien 2001 ausschliesslich auf Mac und war der erste Faltungshall der Native betrieben wurde. Erst knapp zwei Jahre später erschienen weitere Native betriebene Faltungshalleffekte wie Waves IR, Space Designer sowie die bereits oben erwähnten Halleffekte. Bis zur Erscheinung der Altiverb Version 5.0 im Jahre 2005, welche übrigens erstmals für Windows erschien, konnte man bis auf Input, Output und Wet/Dry keinerlei Eingriffe in Altiverb betätigen.

„Audio Ease Chef Arjen Van der Schoot sagte selbst: „Unser Erfolg gründet in erster Linie auf der umfangreichen Library mit Impulsantworten. Um erstklassige Impulsantworten der weltbesten Räume und Säle zu bekommen, haben wir spezielle Software und Aufnahmeverfahren entwickelt, die Fehler ausschließen. Wir sind überzeugt, dass wir beim aktiven Samplen der Räume die Besten sind. Die Library wird ständig erweitert und ich meine, dass sie mehr als jeder Parametersatz den eigentlichen Wert unseres Altiverbs ausmacht.“ [3]

Altiverb 6 wird in zwei verschiedenen Versionen verkauft, einerseits in der Regular Version, andererseits in der surroundfähigen XL-Version, welche ausschliesslich in der RTAS Schnittstelle (Pro Tools) erhältlich ist. Die Bedieneroberfläche sowie die Auswahl der mitgelieferten Impulsantworten (Rund 1,5GB) sind bei beiden Versionen gleich. Ein wesentlicher Unterschied liegt allenfalls bei der Berechnung der Faltung. Bei der Regular Version ist die Sampelrate auf 96KHz begrenzt, welche bei der erweiterten XL-Version 384KHz beträgt. Bei beiden Versionen ist die maximale Bitrate 24Bit.

Ein wichtiger Aspekt ist auch bei leistungsstarken CPU's die Rechenintensivität, so hat Altiverb ein im Vergleich zu anderen Faltungshalleffekten einen geringen Leistungshunger. Bis zu sechs Stereospurinstanzen bei 96KHz können beinahe in Echtzeit bearbeitet werden. Getestet an den Mindestanforderungen von Altiverb 6:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Seit der Version 6 von Altiverb kann der Benutzer tiefer denn je in die Parameter eines Faltungshall eingreifen.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

[Abb.2] Bedieneroberfläche von Altiverb 6

Das eigentliche Herzstück des Faltungshalls sind Impulsantworten. Da sie in realen Räumen aufgenommen worden sind, ist es eigentlich nicht möglich, sie durch zeitliche Parameter zu verändern. In der Sektion Size, RT60 wird bloss die Zeit der Impulsantwort zum verhallenden Signal verkürzt oder verlängert. Wird also die RT60 verlängert so hat dies auch zur Folge, das die Early Reflections später erscheinen. Auch wenn die Grösse des Raumes verändert wird, verlängert sich die RT60. Dies hat jedoch zur Folge, dass der eigentliche Abstand des Mikrofon zum Impuls nicht mehr eingehalten werden kann und somit eine Verfälschung des natürlichen Hall darstellt. Da die Impulsantworten wie ein normales Signal zu betrachten sind, ist der Equalizer in Altiverb 6 ein wichtiger Bestandteil und durch die zwei Parametrischen EQ's endgültig. Altiverb 6 hat ein direktes Kommunikationsnetz zu Google Earth und lädt somit automatisch Bilder von bekannten Räumen, die in der Impulsantwortbibliothek vorhanden sind (z.B Opernhaus Sidney, Södrä Museum Stockholm).

2. Aufzeichnung und Einbindung einer Impulsantwort

2.1 Die akustische Umgebung und die Halldefinition

Die akustische Beschaffenheit, der „Charakter“ eines Raumes, ist der Hauptgrund, um eine Impulsantwort aufzuzeichnen. Es muss unbedingt eine ruhige, möglichst rauscharme Umgebung gewährleistet sein. Ebenso müssen Nebenweg- übertragungsgeräusche wie Lüftungsschächte abgeschaltet oder verringert sein, sowie die Transmissionsakustik beachtet werden.

„Der Dämmwert ist aus praktischen Gründen ein Einzahl-Wert. Dieser Einzahl-Wert wird effektiv aus einer Serie gemessener oder berechneter Werte gewonnen. Die grundlegenden Werte sind die frequenzabhängigen Schallpegel Differenzen (in dB) zwischen dem Senderaum und dem Empfangsraum, angegeben in den Dritteloktavbändern von 125Hz bis 4kHz.“ [4]

Die Räumlichkeit für meine Messungen ist die Aula der Sekundarschule in Herzogenbuchsee, Schweiz.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

[Abb.3] Konzerthalle Sekundarschule, Herzogenbuchsee

Die Konzerthalle der Sekundarschule in Herzogenbuchsee, wird des Öfteren für Theater und Konzerte im Bereich Rock/Pop benutzt. Die Halle ist optimal für meine Versuche bezüglich der Unterschiede der zwischen Impulsantwort und dessen Faltungshall, da der Raum akustisch optimiert ist. Daher macht es Sinn, ihn als Impulsantwort in Altiverb 6 zu benutzen. Die Impulse werden von der Bühne (Abb.4) aus, Richtung Raum betätigt, so das eine realistische Erregung des Raumes garantiert wird.

[Abb.4]Konzerthalle Sekundarschule, Herzogenbuchsee

Schall in einem diffusen Schallfeld wird bei der Ausbreitung durch Hindernisse mit geringem Absorptionsgrad gestört. Dieser Faktor von Störung wird durch das menschliche Gehör als Raumeindruck empfunden. Absorption, Beugung sowie Schallreflexion, welche alle als frequenzabhängig gelten, sind die Gründe für diese Phänomene. Reflexionen können mit einem Billardspiel verglichen werden, auch hier gilt: Einfallswinkel = Ausfallswinkel. Ist eine Wellenlänge L um das Fünffache grösser als die Fläche des Hindernisses, wird die Frequenz vollkommen gebeugt. . Tiefe Frequenzen werden teilweise oder sogar komplett reflektiert, da sie grössere Wellenlängen besitzen. Bei hohen Frequenzen dagegen führt es oft zu Schallschatten. Die daraus resultierenden Schallreflektionen können stehende Wellen oder Flatterechos auslösen, wenn sie sich zwischen zwei parallelen Wänden befinden. Bei akustisch optimierten Räumen wird oft mit kontrollierten Schallreflektoren, sogenannten Diffusoren, oder mit Absorbern gearbeitet.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

[Abb.5] Zeitlicher Ablauf eines natürlichen Hall

Dem Medium „Luft“ wird oft- mals viel zu wenig Aufmerk- samkeit gewidmet, da auch sie wesentlich absorbiert. Ein natürlicher Hall beträgt nie länger als 3,2 Sekunden bei 5kHz, 1,2 Sekunden bei 10kHz und 0,4 Sekunden bei 20kHz. Der Hall trifft ab dann ein, wenn der Direktschall die Ohren des Hörers (In unserem Fall das Mikrofon) erreicht hat. Ab diesem Moment trifft das sogenannte Predelay ein. Es ist die Zeit zwischen Direktschall und den ersten eintreffenden Reflexionen, den sogenannten Early Reflections. Die Early Reflections geben Auskunft über die Grösse des Raumes. Bis zum Zeitpunkt , bei dem das menschliche Gehör die Reflexionen nicht mehr trennen kann (spätere Reflexionen) beginnt der Anhall. Anhand des Anhalls gewinnt man Informationen über die Beschaffenheit des Raumes. Danach folgt der Nachhall und dessen Aufbau des diffusen Schallfeldes. Bei diesem Punkt ist es wichtig, zwischen einem Erregerimpuls und einem Dauerschall zu unterscheiden. Bei dem Dauerschall wird der Raum nicht in kurzer Zeit angeregt, sondern braucht, je nach Umgebung, unterschiedlich viel Zeit um sich „einzuschwingen“. Der Diffusschall wird durch den Dauerschall weniger homogen, da sich einerseits schneller stehende Wellen, sowie eine ständige Einheit zwischen Anhall und Mitthall bilden. Nach Abschalten der Signalquelle tritt die Nachhallzeit ein, welche solange dauert, bis das Signal um 60dB abgefallen ist.

[...]


[1] David Dwier, Die Wahrheit über Faltungshall, 1.4 Geschichte, Seite 4, Grin Verlag [Abb.1] sonsetbeach.ch

[2] David Dwier, Die Wahrheit über Faltungshall, 3.2.1 Spektrum Multiplikation, Seite 24 Grin Verlag

[Abb.2] audioease.com/altiverb, eigen erstellte Legende

[3] Harald Wittig, Der Hall Kaiser, Professional Audio Magazin, Seite 2

[4] Walter Storyk, WSDG Akustik SAE Script, Seite 278, SAE Zürich (gilt approximativ – ein geringer Korrekturfaktor, bedingt durch die Nachhallzeit im Empfangsraum, wird bei dieser Erklärung der Einfachheit halber vernachlässigt)

[Abb.3] Noureddine Abbassi, 14.03.11

[Abb.4] sekherz.ch

[Abb.5] Noureddine Abbassi, 22.4.11, Zeitlicher Ablauf eines natürlichen Hall

Details

Seiten
37
Jahr
2011
ISBN (eBook)
9783656446798
ISBN (Buch)
9783656447283
Dateigröße
1.6 MB
Sprache
Deutsch
Katalognummer
v215428
Institution / Hochschule
SAE Institute Zürich
Note
94%
Schlagworte
problem differenzen ambient-mikrofonierung installation faltungshall

Autor

Teilen

Zurück

Titel: Zum Problem hörbarer Differenzen einer Ambient-Mikrofonierung mit einem aus der gleichen Installation gewonnenen Faltungshall