3D Audio: Räumliches Hören erlebbar machen

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Die MediaApes machen’s mit 3D Audio möglich: Die Audiowelt in dreidimensionaler Form, die jedem Zuhörer das Gefühl vermittelt, auf dem besten Platz zu sitzen: SpatialSound Wave (Fraunhofer IDMT) wird zum neuen Standard.

Mit 3D Audio emotionale Hörerlebnisse erreichen

In den meisten Fällen werden die Zuhörer oder Zuschauer vor allem visuell angesprochen, der Ton spielt nur eine untergeordnete Rolle. Auch wenn er für das Verständnis des Gezeigten unabdingbar ist, so wird doch selten eine räumliche Ortung über den Ton erreicht. Mit der 3D-AudioTechnologie und SpatialSound Wave (Fraunhofer IDMT) von den MediaApes aus Neustadt an der Weinstraße, soll das nun anders werden.

Hier geht es darum, neue Hörerlebnisse zu erreichen und diese einem großen Publikum zugänglich zu machen. Dabei ist die Technik nicht nur für Betreiber von Kino- und Konzertsälen interessant, sondern für alle, in deren Sälen und Hallen der Ton wichtig ist.  Auch bei Vorträgen und Reden, Seminaren und anderen Veranstaltungen, die auf die Verbindung von Sprache und Bild setzen, ist die Technik anwendbar und sinnvoll. Wie oft schon ging es uns so, dass wir das Gefühl hatten, auf dem falschen Platz zu sitzen?

Auch wenn sich dieser direkt neben dem Lautsprecher befindet, so kann doch dort immer nur der Ton gehört werden, der gemixt und an den betreffenden Lautsprecher gesendet wird. Bestimmte Klänge bleiben verborgen oder kommen nur untergeordnet beim Zuhörer an. Das wiederum bedeutet, dass die räumliche Ortung der Klänge und Schallquellen, nicht erreicht werden kann, weil der Kino-Besucher die weiter entfernten Lautsprecher nicht hören kann. Die Emotionen kann man zwar wahrnehmen, aber man hat niemals das Gefühl mittendrin zu sein. Sehr anschaulich präsentieren das die MediaApes zusammen mit dem ausführenden Technikdienstleister Olli Thiel, im Video hinter dem Link über die SpatialSound Wave (Fraunhofer IDMT).

Video: Was ist 3D Audio? EINFACH erklärt: Binaural und SpatialSound Wave

3D Audio für räumliche Klangerlebnisse

Zockern ist es aus den Spielen in der virtuellen Realität bekannt: Hier wird alles daran gesetzt, einen möglichst realistischen Eindruck vom Hintergrund des Spiels zu bekommen. Allerdings auch wieder nur visuell. Wo bleibt der Ton?

Mit 3D Audio Systemen soll die Ortung des Tons sowohl aus der Horizontalen, wie auch der Vertikalen möglich sein. Das Hörerlebnis, das der Zuhörer geboten bekommt, könnte realistischer nicht sein. Die dreidimensionalen Klänge lassen den Hörer mitten in das Geschehen eintauchen, lassen sich von den Tönen und Geräuschen einhüllen und Klänge beinahe schon haptisch erleben.

Ein Gefühl, als stünde der Zuschauer inmitten der Szene, entsteht. In der Wahrnehmung verschwinden zum ersten Mal die Lautsprecher komplett. Die Illusion entsteht, man wäre mittendrin, statt nur dabei. Man stelle sich eine Rede vor, die auf diese Art und Weise abgehalten wird. Wie eindringlich können die Worte wirken, wenn sie scheinbar direkt in den Kopf der Zuhörer platziert werden und nicht nur von vorn auf diese einprasseln, weil dort die Lautsprecher stehen?

Die herkömmlichen Surround-Systeme setzen auf die Verwendung von Lautsprechern, die gekonnt um die Zuhörer platziert werden. (#01)

Die herkömmlichen Surround-Systeme setzen auf die Verwendung von Lautsprechern, die gekonnt um die Zuhörer platziert werden. (#01)

3D-Sound ist nicht gebunden

Die herkömmlichen Surround-Systeme setzen auf die Verwendung von Lautsprechern, die gekonnt um die Zuhörer platziert werden. Die Klänge sind an die einzelnen Lautsprecher gebunden und vermischen sich mit den übrigen zu einer Einheit. Wer direkt neben dem Lautsprecher sitzt, bekommt die übrigen Klänge aber nur zum Teil mit. Das Hörerlebnis bleibt auf einen kleinen Raum beschränkt, der auch als Sweet-Spot bezeichnet wird.

Bei der 3D-Audiotechnologie ist der Ton aber nicht mehr gebunden, denn das System beruht auf der Wellenfeldsynthese – anders als das Surround-System. Damit ergibt sich ein deutlich größerer Spielraum, denn der dreidimensionale Raum ist nicht begrenzt. Raumgeometrie und Lautsprecher-Set-up spielen keine Rolle mehr, die Technik ist auf die Raumposition fokussiert. Das Klangbild wird präzise und hoch aufgelöst, alle Zuhörer bekommen das gleiche Klangerlebnis geboten und niemand kann sich mehr über einen schlechten Platz (zumindest, was das Hören angeht) beklagen. Davon profitieren Konzert- und Messehallen, Stadien und Hallen für Fortbildungen, Seminare oder Veranstaltungen, auf denen hauptsächlich Reden gehalten werden.

Die Klänge der 3D-Sound-Lösung sind an Metadaten gekoppelt, welche wiederum die nötigen Informationen dazu liefern, auf welche Weise und wo der gewünschte Klang im Raum zu erleben sein soll. Die MediaApes und andere Tüftler nennen das ein „Objekt“, es handelt sich um die Kopplung von Audio- und Metadaten. Daraus entsteht ein umfassendes Schallfeld, welches auf den Raum bezogen ist. Experten sprechen hier auch vom „immersive“ Sound.

Die Vorteile der 3D-Audiotechnik auf einen Blick:

  • Flexible Berechnung eines komplexen Schallfeldes, welches sich am Raum orientiert
  • Schaffen eines stabilen Raumklanges, unabhängig von der Position des Zuhörers
  • Möglichkeit, einzelne Klangquellen frei im Raum zu positionieren
  • Bewegliche Schallquellen sind möglich
  • Erreichen einzigartiger immersiver Erlebnisse
  • Ein völlig neues Erleben der Akustik wird möglich

Die neue Technologie bietet nur Vorteile und soll nun auch Einzug in großen Hallen halten, nachdem sie sich bereits in Kopfhörern und bei Spielen in der virtuellen Realität bewähren konnte. Wie im oben genannten Video ersichtlich, entwickeln die MediaApes gemeinsam mit dem Fraunhofer IDMT die technischen Voraussetzungen, die der Veranstaltungstechniker Olli Thiel mit seiner Firma bereits jetzt zur Miete für kleine und große Veranstaltungen anbietet.

Die Vermutung liegt nahe: Wenn der Ton besser werden soll, braucht es mehr Lautsprecher. Oder? (#02)

Die Vermutung liegt nahe: Wenn der Ton besser werden soll, braucht es mehr Lautsprecher. Oder? (#02)

Anforderungen an die Produktion

Nun stellt sich die Frage, ob immer direkt in 3D-Audio produziert werden muss oder ob es nicht möglich ist, bereits vorhandenes Audiomaterial, das auf die herkömmlich verwendete Technik setzt, auch weiterhin zu nutzen und entsprechend anzupassen. Grundsätzlich ist ein solcher „Upmix“ möglich, wobei hier von Stereo oder Surround Sound ausgegangen wird.

Dennoch wird am Ende nicht die volle Wirkung erzielt, denn es können durch das neue Mixen längst nicht alle Produktionen genutzt werden, die nicht für 3D Audio entwickelt wurden. Auch wenn ein Teil bisheriger Stereo- oder Mehrkanal-Produktionen übersetzbar ist, werden Kenner immer noch einen Unterschied zwischen beiden Varianten heraushören können. Diese Unterschiede bestehen auch, wenn verschiedene 3D-Audio-Systeme ausprobiert werden. Viele Skeptiker sprechen auch von einem „aufgeblasenen Surround“, der nur noch mehr Lautsprecher benötigt, aber dafür keine nennenswerte Steigerung in der Qualität des Erlebnisses bieten kann.

Braucht 3D-Audio mehr Lautsprecher?

Die Vermutung liegt nahe: Wenn der Ton besser werden soll, braucht es mehr Lautsprecher. Oder? Das trifft den Kern allerdings nur zum Teil, denn die Anzahl der Lautsprecher hängt direkt mit der Hörzone und dem abgespielten Content zusammen. Die Hörzone wird als Raum definiert, in dem sich die Zuhörer aufhalten können und in dem sie die jeweiligen Klangszenen verfolgen. In einem Raum, in dem Vorträge abgehalten werden, befindet sich die Hörzone also überall dort, wo Stühle stehen und die Zuhörer platziert sind. Es werden umso mehr Lautsprecher benötigt, je größer die Hörzone ist und je geringer der Abstand zwischen dieser Zone und den eingesetzten Lautsprechern sein soll.

Dazu kommt der Content, der berücksichtigt werden muss. Welcher Content wird hier abgespielt? Geht es um auditive Szenen, die vor allem mit ihrer Dynamik punkten, so braucht es eine höhere Anzahl an Lautsprechern. Das gilt auch dann, wenn die Hörszenen sehr detailgetreu sein sollen. Geht es lediglich um die Darstellung einer Hintergrundmusik bzw. Hintergrundatmosphäre, braucht es weniger Lautsprecher.

Für den Einsatz der realistischen 3D-Audiotechnologie muss also bekannt sein, wie groß der Hörbereich ist und welcher Content eingesetzt wird. Es ist ein Unterschied, ob die Zuschauer im Kinosaal sind und dort Bild und Ton miteinander zu einem großen Ganzen verknüpfen sollen oder ob es eher darum geht, einem Vortrag zu folgen, bei dem sich niemand ein Wort entgehen lassen möchte, bei dem die Musik aber nur zur Hintergrundgestaltung dient.

An der technischen Umsetzung der neuen 3D-Technologie für das perfekte Audioerlebnis ist eine Vielzahl von Experten beschäftigt. (#03)

An der technischen Umsetzung der neuen 3D-Technologie für das perfekte Audioerlebnis ist eine Vielzahl von Experten beschäftigt. (#03)

Einige Worte zur technischen Umsetzung

An der technischen Umsetzung der neuen 3D-Technologie für das perfekte Audioerlebnis ist am Fraunhofer IDMT in Ilmenau eine Vielzahl von Experten beschäftigt. Zum Einen die Entwickler, zum Anderen die MediaApes, die den kreativen Teil der Zukunftstechnologie vordenken. Als Agentur für immersive Erlebnisse sehen sie sich als Schnittstelle für Werbekunden, Musiker und Labels aller Art, die mit immersiven 3D-Audio-Produktionen ihre Kunden sofort in neue Szenen entführen können. Denkbar beispielsweise sind auch Werbeclips, die zwischen den Liedern den Spotify Free Nutzern über die Kopfhörer ihrer Mobilgeräte vorgespielt werden.

Im Studio werden die Sounds so „trocken“ wie möglich aufgenommen, um später, mit Metadaten angereichert, in einer digitalen Komposition arrangiert zu werden. Vergleichbar ist das mit der klassischen Musik-Komposition, nur mit unglaublich vielen Audio-Dateien, anstatt Notenblättern. Am Veranstaltungs- oder Einsatzort angekommen, muss das Soundsystem das Mixen übernehmen und führt eine Skalierung des Sounds durch. Die Mischung wiederum muss auf die vorhandene Raumgeometrie gerendert werden, wobei die Anordnung der eingesetzten Lautsprecher eine entscheidende Rolle spielt. Geht es dann letzten Endes um die Wiedergabe des Tons, braucht es nur noch zwei Komponenten: zum einen den Lautsprecher konventioneller Art, zum anderen den 3D-Audio-Renderer.

Hier zeigt sich erneut der große Vorteil der neuen Technologie: Es ist mit der 3D-Audiotechnologie ein wohlproportioniertes System entstanden, das keine Kompromisse mehr erfordert und das perfekt auf den vorhandenen Raum angepasst werden kann. Damit klingt der Ton in jedem Raum gut, unabhängig davon, ob dieser nun rechteckig oder rund ist, verwinkelte Ecken hat oder besonders lang gestreckt ist. Die Aufführung entspricht immer der Qualität, die ein Künstler angestrebt hat bzw. erreichen die gesprochenen Worte einer Rede die Zuhörer in vollem Umfang.

Gefragte 3D-Technologie

Die Entwickler verschiedener 3D-Audiosysteme sehen der Zukunft positiv entgegen. Sie bauen darauf, dass Menschen, die den Unterschied einmal erleben durften, immer mehr darauf setzen werden, dass Ton und Bild perfekt miteinander verbunden werden. Sie werden zukünftig derartige Systeme erwarten, sei es in Kinosälen, bei Konzerten oder Open Air Veranstaltungen.

Selbst bei Reden oder Vorträgen wird es vorausgesetzt werden, dass der Ton perfekt ist. Niemand will mehr angestrengt zuhören müssen, um nur ja jedes Wort zu verstehen. Die Hersteller der einzelnen Systeme für die 3D-Audiotechnologie, zu denen auch die hier genannten MediaApes gehören, haben damit etwas geschaffen, das wortwörtlich nicht nur Zukunftsmusik bleibt, sondern die Zukunft entscheidend mitgestalten wird.


Bildnachweis:© Shutterstock – Titelbild Aija Lehtonen, #01 Reeed, #02 Aija Lehtonen, #03 _freie kreation

Über 

Marius Beilhammer, Jahrgang 1969, studierte Journalismus in Bamberg. Er schreibt bereits viele Jahre für technische Fachmagazine, außerdem als freier Autor zu verschiedensten Markt- und Businessthemen. Als fränkische Frohnatur findet er bei seiner Arbeit stets die Balance zwischen Leichtigkeit und umfassendem Know-how durch seine ausgeprägte Affinität zur Technik.

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