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    StartTechnik1. TontechnikGrundlagen der Aufzeichnung von Schallereignissen und deren Reproduktion 1/3 (StageAID Retro)

    Grundlagen der Aufzeichnung von Schallereignissen und deren Reproduktion 1/3 (StageAID Retro)

    Frühe reproduzierte Schallereignisse mit einem “Edison Home Phonograph mit Walze” (um 1900) / © Andy C. & Norman Bruderhofer für Wikipedia

    Wir wollen den Versuch unternehmen, Grundlagen über die zweikanal­stereophone  Aufnahme- und Wiedergabesituation darzustellen. Dabei soll der Einfluss auf die subjektive Wahrnehmung  der Audiowiedergabequalität verdeutlicht werden. Ziel ist es, ein allgemeines Verständnis zu entwickeln, aber auch Ideen für die Auswahl und Aufstellung von Abhöreinrichtungen und deren Anpassung an die Akustik eines guten Wiedergaberaumes zu entwickeln.

    Dieser Beitrag ist ein überarbeiteter Relaunch. Der Originalartikel erschien ca. 1998 zum ersten Mal in der Online Ur-Version von StageAID, das als Print-Kolumne fester Bestandteil des ehemaligen Musikermagazins „Feedback“ war. In diesem Beitrag ist unser damaliger Gastautor, Dipl. Ing. Andreas Haeger, recht wissenschaftlich an die Materie herangegangen … Harte Retro Kost, aber immer noch gültig. Wer beim Lesen (und Verstehen) durchhält, wird sicher mit dem ein oder anderen AHA Erlebnis belohnt.

    Der Artikel wendet sich an interessierte Laien, die schon ein gewisses Grundlagenverständnis von Schallaufzeichnungen und deren Reproduktion mitbringen. Herzlich eingeladen sind auch all jene, deren stereophones Weltbild durch z.B. regelmäßiges Studium der Audiopresse und Online Publikationen Schaden erlitten hat und nun ohne Grundlagenkenntnisse einem Ideal nachjagen, dass sie selbst mal nicht genau kennen …

    Hardware und Emotion

    Eines sei noch vorangeschickt: Ihr solltet versuchen, euch bewusst zu machen, dass im Bereich der Musikreproduktion zwei gänzlich unterschiedliche Sphären aufeinandertreffen. Auf der einen Seite ist das der künstlerisch-musikalische Bereich, auf der anderen Seite die Sphäre von Naturwissenschaft und Technik.

    Musikreproduktionsgeräte gehören ausschließlich der technischen Sphäre an. Ihr solltet daher zwischen der physikalischen Hardware einerseits und der musikalischen Emotion andererseits strikt trennen.

    1 Subjektive Beurteilung der Wiedergabequalität

    Was sind die wesentlichen Parameter zur subjektiven Bewertung der Wiedergabequalität? Aus der Liste subjektiver Parameter sind hier mal die wesentlichsten dargestellt:

    • Klangfarbenneutralität: Der günstigste Fall ist, dass die Klangfarbe der Reproduktion nicht von der des Originals abweicht (Sofern klangfarbliches Eigenleben der Mikrofone und klangfarbliches Eigenleben der Phantomschallquellen dies zulassen).
    • Transparenz: Ein weiterer wichtiger subjektiver Parameter, die Transparenz (Durchhörbarkeit, Klarheit), stellt sich oft automatisch bei einer hohen Klangfarbenneutralität ein.
    • Abbildungsqualität: Hohe Lokalisationsschärfe von Phantomschallquellen. Dazu eine kurze Definition des Begriffs Phantomschallquelle :
    • Die Phantomschallquelle ist eine virtuelle Schallquelle, die in der Stereofonie vom Hörer zwischen den eigentlichen beiden abstrahlenden Schallquellen, den Lautsprechern, wahrgenommen wird.  (Wikipedia)
    • Lokalisationsreize: Sie liegen bei mindestens zweikanaliger Lautsprecher-Wiedergabe vor. Das Signal gelangt von jedem dieser Kanäle zu beiden Ohren in unterschiedlicher Intensität und Laufzeit. Wir bezeichnen das als „Übersprechen“ der Einzelkanäle.
    • Bei der kopfbezogenen Stereophonie (Kopfhörer-Wiedergabe KH) kommt es nicht zu diesem Übersprechen zwischen den Kanälen, man spricht in diesem Fall von virtuellen Schallquellen .
    • Erklärung: Kommt der Hörereignisort aufgrund nur eines Lokalisationsreizes zustande, so ist die fiktive Schallquelle eine virtuelle Schallquelle.  (G. Theile)

    Schon bei einer einfachen Stereoanlage ist die Stereophonie wahrnehmbar: Der Stereosound entsteht dabei virtuell im Kopf (Gehirn) des Hörers vor der Anlage … / © Alina Vilchenko for Pexels

    1.1 Stereophonie und die Phantomschallquellen

    Bei der Lautsprecher-Stereophonie haben wir es also mit Phantom­schall­quellen zu tun, deren empfundene Ausdehnung je nach deren Eigenschaften von Real­schall­quellen stärker abweichen kann bzw. muss.

    Veranschaulicht euch mal dazu, dass beim natürlichen Hören durch die Geometrie eures Kopfes auf natürliche Weise Pegel- und Laufzeitdifferenzen(1) individuell – und Phantomschall durch Pegel- und/oder Laufzeitdifferenzen zwischen zwei Realschallquellen (den beiden Lautsprechern) „erzeugt“ werden.

    (1) Δt = Laufzeitdifferenz des Schalls zwischen beiden Ohren bzw. zwischen Stereo-Lautsprechern (Lautsprecherbasis) / mit der ΔL = Pegeldifferenz wird der Einfallwinkel des Schalls festgestellt. Bsp.: Kommt der Schall von der linken Seite, so erscheint er am linken Ohr lauter und am rechten Ohr leiser (Wikipedia).

    Generell gilt: Je kleiner und schärfer die Phantomschallquellen abgebildet werden, desto hochwertiger ist die Wiedergabe. Dies ist eine sichere Möglichkeit, subjektiv die Abbildungsqualität zu beurteilen.

    Schwieriger zu beurteilen ist dagegen eine korrekte Breiten- und Tiefenstaffelung . Das sind jene Eigenschaften, die wesentlich die räumliche Abbildung ausmachen. Hier gibt es nicht ohne weiteres sichere Anhaltspunkte für die Richtigkeit der Wiedergabe. Sie wird eher umgekehrt durch geeignete Abhörbedingungen definiert, “natürlicher”, “echter” oder “originaler” Raumeindruck ist kein geeignetes Beschreibungsmerkmal stereophoner Wiedergabe, da diese prinzipbedingt hierzu nicht in der Lage ist.

    Einfacher erklärt: Es gibt bei 2 Schallquellen keine physikalische Möglichkeit, die fiktiven Quellen in einer weiteren Dimension im Raum zu verschieben. Diese Eindrücke werden durch psychoakustische Maßnahmen am Signal selbst erzeugt. (Raumeffekte, EQ, etc).

    2 Erzeugung von Phantomschallquellen

    2.1 Grundsätzliche Möglichkeiten

    Wie oben schon erwähnt können Phantomschallquellen durch (Phasen-) Laufzeit- und/oder Pegeldifferenzen auf der Stereobasis ausgelenkt werden. Dies kann durch Hauptmikrofone mit zusätzlich durch Pegeldifferenzen zugemischten Stützmikrofonen abgebildet werden, die auch zeitverzögert eingesetzt werden können (damit das Signal am Hauptmikrofon die erste Wellenfront abgibt).

    Das kann durch das Zusammenmischen von Einzelmikrofonen (“Multimikrofonie” ) oder rein virtuell am Computer geschehen. Letzterer bietet die meisten Möglichkeiten, während die Verwendung eines analogen Hauptmikrofonsystems mit grundsätzlichen Einschränkungen behaftet ist.

    Am Beispiel der Verwendung von zwei Mikrofonen wird nun das grundlegende Stereophonieverfahren erläutert:

    2.2 Laufzeit-Stereophonie

    Die Auslenkung der Phantomschallquelle erfolgt ausschließlich mittels Laufzeitdifferenzen zwischen den beiden Kanälen, der Pegel der Kanäle ist dabei identisch. Um eine Phantomschallquelle ganz auf einen Kanal (d.h. 30°) auszulenken, werden etwa 1,2 ms Interchannel-Laufzeit (Interchannel time delay) benötigt. Dies entspricht bei der Schallgeschwindigkeit von 343 m/s und 20°C einem Mikrofonabstand von etwa 41 cm (= 0,0012 s*343 m/s). Dies wird als sogenannte Klein A/B Aufstellung bezeichnet.

    Klein A/B Aufstellung: Unter der Voraussetzung, dass die Mikrofone eine Richtwirkung axial nach vorne haben, können die Mikros für einen größeren Stereoeffekt auch schräg auseinander gestellt werden. / © Andy C.

    Dabei ist zu berücksichtigen, daß die 1,2 ms Laufzeitdifferenz nur bei 90° seitlich der Mikrofonanordnung plazierten Schallquellen auftritt. Befinden sich die Mikrofone nicht genau über, sondern etwas vor dem Klangkörper, dann muß der Mikrofonabstand entsprechend vergrößert werden.

    Klangcharakteristik: Da Druckmikrofone (mit Kugelcharakteristik – siehe auch: Mikrofontechnologie – die Grundlagen 1/2 ) eingesetzt werden können, ergibt sich auch bei tiefen Frequenzen eine neutrale Wiedergabe, wie sie durch Gradientenempfänger (z.B. Mikrofone mit Nierencharakteristik) nicht erreicht werden kann: Deren Amplitudenfrequenzgang fällt zu tiefen Frequenzen hin zu sehr ab.

    Die Phantomschallquellen werden in der Mitte scharf lokalisierbar abgebildet (geringe Laufzeitdifferenzen, direkt in der Stereomitte keine Laufzeitdifferenz). Bei größeren Winkeln, also je weiter die Phantomschallquellen auf einen Kanal ausgelenkt werden, kommt es aufgrund der Laufzeitdifferenzen zu größerer Ausdehnung, die Phantomschallquellen sind unscharf, verwaschen oder werden gar als phasig wahrgenommen. Die Tatsache, daß ein großer Anteil der Frequenzen beim Laufzeitverfahren nicht in Phase  sind, sorgt für das häufig als “angenehm einhüllend” beschriebene Klangbild.

    Das Verfahren liefert insgesamt einen angenehmen Raumeindruck (was keinesfalls mit “natürlich” oder “richtig” gleichzusetzen ist), weist jedoch bezüglich Lokalisierbarkeit die genannten Einschränkungen auf.

    2.3 Intensitäts-Stereophonie

    Die Auslenkung der Phantomschallquellen erfolgt idealerweise durch frequenzneutrale Pegeldifferenzen(1). Diese können z.B. durch zwei gegeneinander um ca. 110° abgewinkelte Mikrofone mit Nierencharakteristik (X/Y), oder durch ein Kugelmikrofon und ein quer über der Kugel angebrachtes Mikrofon mit Achtercharakteristik mit nachgeschalteter Matrix erfolgen (M/S) von “Mitte/Seite”). Dabei werden die Kanäle R und L dann durch Addition bzw. Subtraktion des einen Signals vom anderen erzeugt.

    XY-Stereomikrofonierung mit Nierenmikrofonen und 90° Achsenwinkel / © IMG Stageline , Andy C.

    Gegenüber X/Y ergibt sich ein Vorteil durch den Einsatz eines Druckempfängers, wodurch tiefe Frequenzen getreuer übertragen werden können. Ansonsten sind beide Verfahren in etwa äquivalent.

    Klangcharakteristik: Hier muß zwischen X/Y und M/S (Mid/Side) differenziert werden. Die Lokalisationskurve des X/Y-Verfahrens verläuft umgekehrt zu derjenigen bei Laufzeitverfahren. Die beste Lokalisierbarkeit ergibt sich bei maximaler Auslenkung (d.h. Auslenkung um 30° auf einen der Kanäle), während die Lokalisierbarkeit in der Stereomitte etwas schlechter ist. Zudem sind die Signale bei voller Auslenkung unverfärbt, während in der Stereomitte aufgrund der frequenzabhängigen Richtcharakteristik der Mikrofone Verfärbungen auftreten.

    Mikrofonierung und Mischpult-Umwandlung des MS-Signals in LR / © Galak76 für Wikipedia

    Bei M/S dagegen liegt der umgekehrte Fall vor, auch insofern das Mikrofon in der Mitte eine Kugel-Carakteristik besitzt. Kleine Anmerkung: das M-Mikrofon muß nicht zwangsläufig eine Kugel sein; die Mittenschallquellen werden präzise und nahezu unverfärbt abgebildet. Die Seiten sind dagegen leicht unpräzise und verfärbt, weil Kugelmikrofone bei seitlicher Beschallung keinen geradlinigen Amplitudenfrequenzgang aufweisen. Weiterhin bietet M/S gegenüber X/Y subjektiv den Eindruck einer ausgeprägteren Tiefenstaffelung.

    Gegenüber Laufzeitverfahren ist die Lokalisierbarkeit bei Intensitätsstereophonie generell deutlich besser, bei allerdings vergleichsweise geringer Raumwirkung.

    2.4 Äquivalenzverfahren

    Hier werden sowohl Pegel- als auch Laufzeitdifferenzen genutzt, typische Vertreter sind ORTF (quasi eine X/Y-Anordnung mit 17cm Basisbreite) oder das Kugelflächenmikrofon (KFM), bei dem zwei Druckempfänger gegenüberliegend in einer ca. 20cm großen Kugel eingelassen sind.

    Mikrofone in ORTF-Anordnung (Office de Radiodiffusion Télévision Française – wurde 1964 vom französischen Runkfunk entwickelt): Äquivalenz-Stereofonie / © Iainf für Wikipedia

    Äquivalenzverfahren vereinen die Vorteile bzw. auch Nachteile von reinen Intensitäts- bzw. Laufzeitverfahren.

    In der folgenden Abbildung sind diese Zusammenhänge nochmals gemeinsam dargestellt. Der Realschallquelle wurde willkürlich der Wert 1 als Maßstab für Lokalisierbarkeit zugewiesen.

    Lokalisationskurven der grundlegenden Stereophonieverfahren / © Dipl.-Ing. Eberhard Sengpiel

    So, in der nächsten Woche geht’s weiter. Dann beschäftigen wir uns mit den Zusammenhängen von subjektiv wahrgenommener Wiedergabequalität und dem Schallfeld am Abhörplatz. Ihr werdet auch etwas über die Zusammensetzung eines Schallfeldes am Abhörplatz und gute Abhörsituationen erfahren.

    Unsere Produktempfehlungen

    Im Anschluss gibt es noch eine kleine Auswahl an Mikrofonen, die auch speziell für die Live Abnahme auf Bühnen geeignet sind.

    Im Allgemeinen geht man bei der Flächenabnahme eines Klangkörpers fast immer von der klassischen Mikrofonierung mit 2 Mikrofonen aus (OrtF, AB oder XY etc, siehe Artikel) und ergänzt diese dann sinnvoll mit weiteren Mikros in der Breite und Tiefe. 

    Spezielle Nahbereichs-, Instrumenten- oder Solistenmikrofonierung werden in diesem Kontext nicht behandelt.

    Superlux S502

    Für kleine Klangkörper, beispielsweise kleine Besetzungen, Schauspiele oder Chöre , die es sich leicht machen wollen und auf einem einzigen Stativ direkt ein Doppelmikro für den gesamten Chor haben möchten. Komplettset im Koffer mit Kabelsatz.

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    Rode NT-5 Matched Pair Mikrofon-Set

    Top Mikrofone zu einem sehr guten Preis, mit denen wir auch selbst arbeiten, sind die Rode-NT5 Kleinmembranmikrofone. Ähnlich wie die 4 Mal so teuren Neumann Mikrofone haben sie eine hochwertige gleichmäßige Schallaufnahme, sind sehr pegelfest und auch bestens für akustische Instrumente geeignet.

    Sie sind einzeln erhältlich, oder auch, wie hier im abgestimmten Paar: 

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    Rode NT45-0 Kleinmembran Wechselkapsel

    Speziell für Aufnahmen gibt es eine Wechselkapsel mit Kugelcharakteristik für die Rode-NT5, nämlich die Kapsel Rode NT45-0

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    Neumann KM184 Stereo Set

    Professionelle Neumann Technik, made in Germany: Abgestimmtes Pärchen der tausendfach bewährten Kleinmembraner KM184 mit sehr gleichmäßiger Übertragung für alle Schalleinfallsrichtungen.

    Auch bestens zur Instrumentalabnahme und im Studio geeignet.

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    Audix ADX 40 White

    Für über der Spielfläche hängende Mikrofone (Theaterzüge etc.) gibt es spezielle Kleinstmikrofone, die über einen Fixierbare Drahtvorrichtung ausgerichtet werden können.

    Ein Beispiel vom amerikanischen Mikrofonexperten Audix, das es auch in schwarz gibt:

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    Shure Beta 91A

    In manchen Fällen (Besonders bei kleinen Chören) und wenn man genau weiß, was man tut, lässt sich mit unsichtbaren, auf den Boden gelegten Grenzflächen ein sehr authentischer Sound erzielen. 

    Sehr gute Erfahrungen haben wir mit den halbcardoiden Grenzfläche Shure Beta 91A gemacht:

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    Rode Stereo Bar SB20

    Um 2 Mikrofone optimal auf einem einzigen Stativ auszurichten, empfiehlt sich eine sog. Stereoschiene. Damit können die Mikros gemäß ORTF, XY oder Klein-AB  etc. ausgerichtet werden. 

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    Kugel-Mikrofone

    Alle obigen Mikrofontypen nehmen mit der Richtwirkung Niere oder Superniere bevorzugt Schall von vorne auf.  

    Für Sonderanwendungen stellen wir noch ein paar Beispiele mit der Aufnahmecharakteristik „Kugel“, also Rundumaufnahme vor.
     
    Als Mikrofon mit der Richtcharakteristik „Kugel“ empfiehlt sich neben der oben aufgeführten „Rode“ Kombination mit Wechselkapseln der Geheimtipp Haun MBNM410, ein sehr gutklingende, Kompaktlösung, Handmade in Germany:

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    Einer der „Kugel“-Klassiker ist das KM138 aus der deutschen Edelschmiede Neumann:

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    Rode NT2-A Studio Solution Set

    Wenn es um Variabilität in der Richtcharakteristik geht und auch die Richtcharakteristik „8“ (nimmt Schall von 2 gegenüberliegenden Seiten auf) wichtig ist, dann kommen Mikrofone mit umschaltbarer Richtcharakteristik ins Spiel. 
     
    Auch hier wieder eine Empfehlung für Technik aus Australien, das massive Rode NT2-A mir vielen Einstellmöglichkeiten:

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    AKG C414 XLS Stereo Set

    Wer es sehr luxuriös liebt, sollte sich das AKG C414 XLS Stereo Set anschauen. Hier lassen sich in einem abgestimmten Paar gleich 9 Richtcharakeristika einstellen.

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    Zubehör: Mikrofonstative

    Auch am Mikrofonstativ sollte man nicht sparen. Gute Bodenentkopplung und stabile, resonanzfreie Rohre sind die Basis für eine gute Übertragung. 

    Der Klassiker schlechthin von K&M, made in Germany ist das K&M 210/9 Mikrofonstativ (hier in schwarz):

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    Für extreme Höhen bis über 3m, gibt es, auch mit Galgen erweiterbar, ebenfalls ein sehr brauchbares Stativ vom deutschen Hersteller K&M, das 20800 Overhead Mikrofonstativ:

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    Wir geben unsere Tipps aus jahrelanger praktischer Erfahrung weiter. Als Händler empfehlen wir sehr gerne Thomann.de, hier habt ihr 30 Tage Rückgaberecht bei voller Geldrückgabe. Außerdem sind Beratung und Service Top.

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    Jörg Kirschhttp://www.kirsch-veranstaltungstechnik.de
    Jörg Kirsch studierte ab 1981 Elektrotechnik in Kaiserslautern. An der Universität leitete er zwei Jahre lang das Kulturreferat und startete parallel dazu seine Firma für Veranstaltungstechnik mit eigener Ingenieur- und Entwicklungsabteilung. Auf sein Konto gehen weit mehr als 10.000 persönlich betreute Veranstaltungen, unter anderem die Realisation eines Bon-Jovi Konzertes zusammen mit Jet-West. Als gefragter Partner für Eventberatung ist er für mehrere Firmen tätig, u.a. als Bühnenmeister für das Kulturreferat Kaiserslautern. Mit seiner Firma betreut er mehrere Eventlocations, entwickelt spannende Veranstaltungsformate und bietet Ausbildungen im Veranstaltungsbereich. Persönlich liegt ihm der Support und die Entwicklung junger Künstler am Herzen. Mit Begeisterung engagiert er sich in mehreren Netzwerken, um auch hier die regionale Kulturszene zu fördern.
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