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Diplomarbeit

Experimenteller Vergleich verschiedener Surroundmikrofonanordnungen hinsichtlich ihrer Eignung als Hauptmikrofon

Der 5.1-(Surround)-Audio-Standard hat sich in den letzten Jahren immer mehr im Heimbereich etabliert und ist auf dem Weg, das 2.0-Stereoformat abzulösen. Mit der DVD-Video als Datenträger und den Codierverfahren Dolby-Digital und DTS ist auch für 5.1-Musikproduktionen ein qualitativ und quantitativ gutes Übertragungsmedium gegeben.

Mit den herkömmlichen Hauptmikrofonsystemen aus der Stereotechnik wurden aber bislang wenige überzeugende Aufnahme-Ergebnisse in 5.1-Musikproduktionen erzielt oder sie waren in ihrer Handhabung zu aufwendig und unrentabel. Und so wurden neue Mikrofonsysteme entwickelt, die gute Aufnahmen von akustischen Darbietungen im 5.1 Format bzw. 3/2-(Stereo)-Format mit relativ wenig Aufwand und in kompakter Form ermöglichen sollen.

Zum einen wurden in dieser Diplomarbeit die wichtigsten, zur Zeit auf dem Markt erhältlichen, Surround-Hauptmikrofonsysteme vorgestellt. Zum anderen wurden 5 dieser Systeme in einem groß angelegten Versuch getestet und als Hauptmikrofon in der Pop-Musik-Produktion beurteilt. Dabei werden nicht die individuell für jedes Mikrofon geeignetsten Positionen ermittelt und ausgewählt, sondern alle Anordnungen mit möglichst geringer Abstandsdifferenz zueinander in einem selbst konstruierten Array befestigt.

Die digitale Signalaufzeichnung der einzelnen Anordnungen erfolgte simultan, mit gleichem "virtuellen Mittelpunkt" zur Quelle. Dabei werden für jedes Mikrofon die gleichen hochwertigen A/D-Wandler in 96 kHz/24 bit Qualität benutzt und keine Dynamik- oder Klangbearbeitungen vorgenommen.

Zudem werden verschiedene Raumpositionen der Quellen aufgenommen, wobei nur die Quelle im Raum bewegt wird, nicht aber die Mikrofonanordnung.

Die Beurteilung der Aufnahmen erfolgt mit Hilfe festgelegter Begriffsdefinitionen nach Vorschlägen der EBU Tech. 3286-E rein subjektiv, wobei nicht nur die möglichst perfekte natürliche Abbildung des Hörereignisses, sondern auch die praktische Verwendbarkeit und der Grundcharakter der Aufnahmen diskutiert werden.

Die Versuchsidee entstand in der Anfangszeit meines Hauptpraktikums im Luna-Studio in Hamburg im März 2003. Der Aufnahmeraum bot ideale Voraussetzungen und war flexibel einstellbar. Die Regie war mit sehr hochwertigen, modernen Komponenten ausgestattet und auf Surround-Musikproduktionen ausgelegt.

Der Versuch erforderte schon im Vorwege viele organisatorische Lösungen. Zum einen mussten alle Mikrofonanordnungen zur gleichen Zeit von den Herstellern geordert werden und auch verfügbar sein. Dies musste schon einige Monate im Voraus passieren, da z.B. das Neumann WNS-100 Mikrofon nur ein Prototyp war und nicht immer verfügbar war. Auch das Ordern des Soundfield-Mikrofones aus England erwies sich als schwierig. Letztendlich war nach vielen Telefonaten und E-Mails ein Termin gefunden worden und auch die versicherungstechnischen Angelegenheiten, welche durch den Gesamtwert der Geräte von gut 100.000 € nicht unerheblich waren, geklärt.

Ebenfalls wichtig war die Absprache mit den Studiobesitzern, da der Aufnahmeraum und teilweise auch der Regieplatz für ca. 2 Wochen nicht zugänglich sein würden und der normale Studiobetrieb unbedingt weiterlaufen musste.

Eine weitere Hürde war die Planung des Mikrofonarray-Aufbaus. Die Mikrofonanordnungen sollten alle möglichst eng beieinander aufgehängt sein und sich auf den gleichen "virtuellen X/Y-Achsen" befinden. Trotzdem durften sie sich nicht gegenseitig stören und mussten stabil befestigt sein.

Das war im Vorwege nicht detailiert planbar, da die Mikrofone erst wenige Tage vor Versuchsbeginn zur Verfügung standen. Die Abmessungen und Konstruktionsarten der Geräte konnten zwar von den Herstellern erfragt und per Fotos ermittelt werden, doch auch mit kleinen Miniaturnachbauten aus Pappe konnte kein guter Lösungsansatz erzielt werden. Planbar war nur das Grundgerüst.

Ein weiteres Problem war die Signalaufnahme der Mikrofone. Es mussten ca. 40 Quellen gleichzeitig und mit gleichwertigen, verlustfreien Vorverstärkern digital aufgezeichnet werden. Dazu wurde ein digitales Inputrack von der Firma Jünger aus Berlin zusammengestellt, welches mit ausreichend Mikrofon- und Line-Preamps ausgestattet war und gleichzeitig als A/D-Wandler fungierte.

Die restlichen Geräte wie die DAW und die Abhörlautsprecher etc. waren vor Ort vorhanden und konnten voll genutzt werden.

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Array komplett

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Die Ost-West-Achse des Arrays

Auswahl der Klangquellen

Um den Klangcharakter und das Verhalten der einzelnen Mikrofonsysteme weitläufig beurteilen zu können, wurden für den Versuch drei verschiedene Klangquellen ausgewählt und benutzt:

Diese drei Klangquellen werden in der Pop-Musik-Produktion häufig verwendet und stellen zudem rein akustische Quellen dar (in Gegensatz zu elektroakustischen Quellen wie E-Gitarren, Bass, Keyboards etc.).

Das Klavier bzw. Flügel ist ein stationäres Instrument mit großem Frequenzspektrum und Dynamikumfang und ist, abgesehen von seinen vielfältigen Spielweisen, auch wegen seiner atmosphärischen Klangeigenschaften interessant für den Versuch.

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Klavier (Flügel) in einer Frontposition (gerade)

Das Schlagzeug wurde wegen seiner dynamischen und perkussiven Elemente und dem großem Frequenzspektrum ausgewählt. Zudem ist die Breitenstaffelung der einzelnen stationären Trommeln und Becken sehr interessant.

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Schlagzeugaufbau in einer Frontposition

Das Chortrio, welches aus drei Sängerinnen bestand, ist wegen seiner drei Punktquellen für Lokalisationsbeurteilungen sehr interessant. Aber auch Verfälschungen in der Klangfarbe sind durch die menschlichen Stimmen gut erkennbar.

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Chortrio in einer Mitten-Position

Positionierung der Instrumente

Insgesamt sollte jedes Instrument in drei verschiedenen Positionen aufgenommen werden, die da wären:

Bei der Vorne-Position standen die Quellen, je nach Art, in einem bestimmten Abstand vor dem Array in Richtung der Centermikrofone. In dieser Position waren die besten Ergebnisse zu vermuten, da die Mikrofonsysteme seitens der Hersteller für diese Position optimiert waren.

Bei der Mitten-Position standen das Schlagzeug und der Flügel so unter dem Array, dass der virtuelle Mittelpunkt der Spielerposition entsprach. Der Deckel des Flügels wurde zur besseren Schallübertragung entfernt.

Bei den Choraufnahmen standen die Sängerinnen in Form eines Dreiecks, mit dem Gesicht zur Mitte gerichtet, sehr nahe am Mikrofonarray. Hier sollte unter anderem auch die stabilisierende Wirkung des Centerkanals untersucht werden. Die Aufnahmen in dieser Position sollten im Vergleich zu den anderen Positionen einen möglichst hohen Anteil an Direktschall aufweisen. Zudem sollte unter anderem auch untersucht werden, ob der Eindruck des "Selbstspielens" (bei Klavier und Schlagzeug) bei der Wiedergabe entstehen kann.

Mit der hinteren Position, bei der alle Quellen in einem bestimmten Abstand hinter den Rear-Mikrofonen standen, sollte schwerpunktmäßig die Lokalisationsschärfe bei der Wiedergabe von Hinten durch die Rearkanäle beurteilt werden.

Die Begleit-DVD

Dieser Arbeit liegt eine Begleit-DVD anbei, die alle besprochenen Aufnahmen enthält und so die Möglichkeit zur Selbst-Beurteilung bzw. Auswertung gibt. Die einzelnen Audiotracks der Mikrofonanordnungen sind im Dolby-Digital Format encodiert mit einer AC3-Datenrate von 448 kbit/s bei 48 kHz /24 bit.

Die Reihenfolge der Audiotracks ist für jede Aufnahmeposition folgendermaßen festgelegt und kann per Untertitel angezeigt werden:

(Abbildung)

Aufbau der DVD, schematisch

Ausführliche Informationen und die Auswertungen des Versuchs werden in der Diplomarbeit (im pdf-Format, ca. 6 MB) aufgeführt.

Die beschriebene Begleit-DVD mit den jeweiligen Aufnahmen kann bei mir angefordert werden.


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