Funktionsweise

SVS und der Smyth Realiser -  Einführung

Surround-Aufnahmen werden gewöhnlich über fünf, sechs, sieben oder mehr Lautsprecher wiedergegeben. In der realen Welt erreicht uns der Schall allerdings aus unendlich vielen Richtungen. Wir können die Richtung des eintreffenden Schalls unmittelbar in allen drei Achsen des dreidimensionalen Raums orten, obwohl das menschliche Hörsystem zweikanalig arbeitet. Ein Weg in dieses Hörsystem sind Kopfhörer.

Die Schwäche des Kopfhörers lag bislang in seiner Unfähigkeit, eine räumliche und vollständig präzise klangliche Abbildung in drei Dimensionen zu erzeugen. Verschiedene „Virtual Surround“-Prozessoren haben sich diesem Ziel in der Vergangenheit Schritt für Schritt angenähert. Aber im Prinzip gibt es keinen Grund, warum Kopfhörer nicht ein ebenso räumliches, präzise lokalisiertes und lebendiges Klangerlebnis ermöglichen sollten wie viele Lautsprecher in einem realen Raum.

Dreidimensionales Hören

Die Tatsache, dass wir die Richtungen links und rechts hören können, leuchtet unmittelbar ein, da sich unsere Ohren auf der linken und rechten Seite unseres Kopfes befinden. Wie aber hören wir vorn und hinten oder oben und unten? Der aus unterschiedlichen Richtungen eintreffende Schall wird durch die Form und Abmessungen von Kopf und Oberkörper sowie durch die Form des Außenohrs verändert. Unser Gehirn reagiert auf diese Beugungen hoch sensibel, aber wir hören sie nicht als klangliche Unterschiede, sondern wir registrieren sie recht präzise als Richtungswahrnehmungen oben, unten, vorn, hinten oder auch irgendwo dazwischen. Dieses Phänomen wird als „Head Related Transfer Function“ (HRTF) bezeichnet.

Binaural

Schon seit längerer Zeit existiert ein Aufnahmeverfahren, das die Möglichkeit nutzt, mit zwei Audiokanälen ein dreidimensionales Hörerlebnis zu erzeugen. Für Kopfhörerwiedergabe gedachte, binaurale Aufnahmen werden mit nur zwei Mikrofonen durchgeführt, die in geringem Abstand voneinander positioniert sind. Manchmal befinden sich die Mikrofone in einem Kunstkopf oder einem Torso, um HRTF-Signale zu erzeugen, wodurch der dreidimensionale Eindruck noch verstärkt wird. Das reproduzierte Schallfeld kann durchaus überzeugend sein; da allerdings der Bezug zur originalen Umgebung fehlt, kann seine Präzision nicht überprüft werden. Auf jeden Fall handelt es sich dabei um spezialisierte Aufnahmen, die nur selten in kommerziellen Tonträger-Repertoires auftauchen. Für Klangerlebnisse jenseits von links und rechts haben wir stattdessen etwas anderes:

Surround Sound

Aufnahmen, bei denen auch Schall von vorn und hinten - manchmal auch von oben – lokalisierbar sein soll, werden mit mehreren Mikrofonen auf separate Spuren aufgezeichnet. Sie sind zur Wiedergabe über mehrere Lautsprecher gedacht, die rund um den Hörer positioniert sind.

Virtual Surround

Für die Kopfhörerwiedergabe können die einzelnen Surround-Kanäle so miteinander kombiniert werden, dass die richtungsbestimmenden Eigenschaften, die jeder Kanal durch die Position der einzelnen Lautsprecher erhalten würde, dem Signal hinzugefügt werden. Es sind in der Vergangenheit bereits verschiedenste, unterschiedlich erfolgreiche Versuche unternommen worden, das Klangerlebnis vieler Lautsprecher virtuell herbeizuführen. Virtuelle Surround-Systeme werden von einigen bekannten und weniger bekannten Herstellerfirmen verkauft oder lizenziert. Dabei durchlaufen die Eingangskanäle eine HRTF-bezogene Signalbearbeitung, die verallgemeinerte oder gemittelte Daten für die Form und Abmessungen von Außenohr, Kopf und Oberkörper nutzt.

Ein monophones Signal wird bei Kopfhörerwiedergabe in der Mitte des Kopfes lokalisiert; ein Stereosignal lokalisiert Schallquellen auf einer Linie von links nach rechts mitten durch den Kopf. Bei keinem der Signale erfolgt eine Lokalisation außerhalb des Kopfes, wie es in der Realität und bei Lautsprecherwiedergabe der Fall wäre. Bei mehrkanaligen Signalquellen bewirken virtuelle Surround-Systeme tatsächlich eine gewisse Erweiterung der Kopfhörerwiedergabe nach außen. Hinten-Lokalisation ist durch Nutzung der Surround-Kanäle möglich, und auch eine frontseitige Lokalisation wird bis zu einem gewissen Grad erreicht, wobei die Vorne-Lokalisation des Center-Kanals besonders schwierig zu virtualisieren ist. Keines dieser Produkte könnte allerdings jemals mit der weitaus präziseren Lokalisation verwechselt werden, die ein Hörer mit fünf oder mehr Lautsprechern erlebt.

Der Realiser

Der Realiser bietet ein völlig anderes Hörerlebnis, bei dem sich eine Mehrkanal- oder Stereo-Aufnahme über Kopfhörer nicht mehr von der Wiedergabe über Lautsprecher in einem realen Raum unterscheiden lässt. Im Prinzip gleicht der Realiser den anderen Systemen insofern, dass er einem mehrkanaligen Signal ebenfalls HRTFs hinzufügt, um die Kopfhörer anzusteuern. Allerdings nutzt der Realiser – neben anderen Verbesserungen – drei kritische Komponenten, die andere Produkte nicht aufweisen: Personalisierung, Head Tracking sowie die Erfassung der Eigenschaften einer beliebigen realen Kombination aus Hörumgebung und Lautsprechersystem.

Personalisierung

Wie bereits erwähnt, nutzen bisherige Surround-Virtualisierungssysteme verallgemeinerte oder gemittelte HRTFs für alle Hörer. Der Realiser bietet demgegenüber ein Verfahren zur Messung und Speicherung der individuellen HRTF für die individuellen Ohren, den Kopf und den Oberkörper jedes einzelnen Hörers. Diese Messung ist einfach, schnell und muss nur ein einziges Mal durchgeführt werden. Der Unterschied zwischen dem Hören der eigenen HRTF und einer generalisierten kann gewaltig sein – oftmals größer als der zwischen einem typischen Virtualisierungssystem und einfachem Stereo.

Head Tracking

In der Realität bleibt die Richtung eines Klanges stationär, wenn wir unseren Kopf bewegen. Tatsächlich bewegen wir unseren Kopf sogar unbewusst, um die stationäre Richtung genauer feststellen zu können. Mit Kopfhörern bewegt sich die Schallquelle dagegen zusammen mit unserem Kopf. Dies empfinden wir als höchst unnatürlich und gibt uns einen deutlichen Hinweis darauf, dass wir einen Kopfhörer und nicht unser reales Umfeld hören. Bei bildbezogenem Ton zerstört die Tatsache, dass sich die Schallquelle bewegt, während der Bildschirm stehen bleibt, die Glaubwürdigkeit des Erlebnisses und stört die Assoziation von Bild und Ton ganz erheblich.

Zum Realiser-System gehört ein kleines Gerät oben auf dem Kopfhörer-Bügel und ein weiteres kleines Gerät auf der Vorderseite des Raums. Beide gemeinsam erfassen die Kopfposition des Hörers alle 5 Millisekunden. Sobald sich der Kopf bewegt, egal wie schnell, berechnet der Realiser alle HRTF-Faktoren nahtlos und in Echtzeit neu. Dadurch erlaubt er eine präzise Lokalisation in Bezug auf Bildschirm und Raum. Die entscheidende Bedeutung dieser Tatsache für eine realistische Wahrnehmung kann gar nicht hoch genug eingeschätzt werden. Das Gefühl, einen Kopfhörer zu tragen, verschwindet.

Die Messungen

Zum Realiser-Komplettpaket gehört ein Paar Miniaturmikrofone in Ohrpolstern, die zur Messung wie In-Ear-Kopfhörer in die Ohren des Hörers eingesetzt werden. Die Ohrpolster sind waschbar; zusätzliche Polster in drei verschiedenen Größen gehören zum Lieferumfang.

Der Hörer setzt sich in die Hörposition innerhalb des Lautsprecher-Setups, das beispielsweise als 5.1- oder 7.1-System konfiguriert ist. Grundsätzlich kann aber auch jedes andere Setup, auch mit Elevationskanälen, verwendet werden. Eine kurze Sequenz mit Testsignalen, angekündigt durch einfache gesprochene Anweisungen, wird über die Lautsprecher wiedergegeben. Dann setzt der Hörer den Kopfhörer auf und eine zweite kurze Sequenz mit Messungen wird durchgeführt. Die gesamte Prozedur dauert weniger als fünf Minuten.

Bei der Messung mit Lautsprechern erfasst der Realiser nicht nur die persönliche HRTF des Hörers, sondern auch die vollständige Charakteristik des Raums, der Lautsprecher und der elektronischen Komponenten im Signalweg des Wiedergabesystems.

Bei der Messung mit Kopfhörer ermittelt das System Daten, um die Interaktion zwischen Kopfhörer und Ohren sowie den Frequenzgang des Kopfhörers selbst zu kompensieren.

Die erfassten Daten werden im Speicher abgelegt; sie können zur Archivierung und für die Übertragung an andere Systeme auch auf eine Speicherkarte geschrieben werden.

Der Vergleich

Der mitgelieferte Kopfhörer ist mit einem Beschleunigungssensor ausgestattet. Er sorgt dafür, dass die Lautsprecher aktiviert werden, wenn der Kopfhörer nicht getragen wird. Sobald der Kopfhörer aufgesetzt wird, werden die Lautsprecher stummgeschaltet und der Kopfhörer wird aktiviert. Dies ermöglicht den unmittelbaren Vergleich zwischen dem Abhörsystem im Raum und der Kopfhörer-Emulation – der härteste vorstellbare Test, der auch kleinste Unterschiede offenbart. Die typische erste Reaktion eines Hörers ist die Vermutung, dass die Lautsprecher noch immer eingeschaltet sind – nein, es ist wirklich der Kopfhörer.

Die Qualität des Kopfhörers

Wie bereits erwähnt, korrigiert die Kopfhörer-Messung den Frequenzgang des Kopfhörers, so dass man vermuten könnte, jeder Kopfhörertyp eines beliebigen Herstellers könne verwendet werden. Tatsächlich wird jedes Kopfhörermodell so weit wie möglich kompensiert, aber dennoch sind die Qualitätseigenschaften des Kopfhörers ausschlaggebend für die Emulation. Deshalb wird der Realiser zum Erzielen bestmöglicher Ergebnisse optional mit dem Kopfhörermodell SR-202 von Stax ausgeliefert.

Tiefe Frequenzen

Kopfhörer können durchaus sehr tiefe Frequenzen wiedergeben, bieten allerdings nicht die am ganzen Körper spürbare Wirkung eines Subwoofers. Deshalb besitzt der Realiser ein Ausgangspaar zur Ansteuerung taktiler Schallwandler wie etwa Shaker, die mechanisch an den Sitzplatz des Hörers angekoppelt werden. Die Ergebnisse sind recht beeindruckend. Die Ausgänge, die sich auch zum Ansteuern eines Subwoofers verwenden lassen, können über ein flexibles Bass-Management angepasst werden.

Andere Hörer und Abhörräume

Wegen der praktisch unbegrenzten Kapazität wechselbarer Speicherkarten gibt es keine Beschränkungen hinsichtlich der Anzahl der Hörer und Hörumgebungen, deren Charakteristiken erfasst werden können.

Professionelle Anwender

Professionellen Anwendern wie beispielsweise Misch- und Mastering-Ingenieuren bietet der Realiser die Möglichkeit, ihre bevorzugte Abhörumgebung an einen anderen Ort mitzunehmen. Das Studio kann einfach nach Hause oder auch zum Ort eines Live-Mitschnitts mitgenommen werden. Zur Überprüfung der kommerziellen Eignung einer Musikmischung und ihrer Kompatibilität mit einfacheren Consumer-Wiedergabesystemen können verschiedene solcher Anlagen gemeinsam mit typischen Wohnumgebungen geladen werden. Der Kunde kann die Mischung in derselben Hörumgebung hören, in der der Ingenieur sie gemacht hat, ohne selbst im Studio sein zu müssen. Innerhalb größerer Produktionshäuser kann eine als gut bekannte Abhörumgebung für jeden Nutzer repliziert werden, der einen solchen Raum benötigt. Die solcherart „vervielfältigten““ Studios können dann parallel mit beliebig vielen Workstations genutzt werden, wodurch der Bedarf an Studiokapazität reduziert wird und erhebliche Kosten für den Bau zusätzlicher Abhörräume eingespart werden können. Ebenso ist es möglich, von einem Arbeitsplatz aus auf mehrere, für unterschiedliche Aufgabenstellungen optimierte Abhörsysteme zugreifen zu können. Und da mit Kopfhörern gearbeitet wird, müssen die einzelnen Workstations nicht einmal akustisch voneinander separiert werden.

Die acht Ein- und Ausgänge des Realisers sind für die gegenwärtig etablierten Mehrkanal-Wiedergabeformate mehr als genug. Wenn allerdings mehr als acht Emulations-Kanäle benötigt werden, können zwei oder mehr Realiser-Einheiten zusammen mit denselben Head Tracker-Daten betrieben werden.

Heimanwendung

Die erste und nahe liegende Realiser-Anwendung für den Endanwender ist gewöhnlich die präzise Emulation seines eigenen Lautsprechersystems. Aber auch jedes andere Wiedergabesystem in jedem Raum kann ganz nach Wunsch gemessen, gespeichert und emuliert werden. Audiophile Anwender können ihre Räume, Lautsprecher und Anlagen wechselseitig emulieren; ein Audio-Fachhändler könnte ein unerschwingliches Wiedergabesystem in einem exzellenten Raum für die Emulation zur Verfügung stellen oder für diesen Zweck ein Arrangement mit einem Studio oder Kino treffen. Ebenso könnte ein existierender Raum verbessert werden, indem man beispielsweise einen virtuellen Center-Kanal hinter einer nicht akustisch durchlässigen Leinwand anstatt darunter oder darüber positioniert. Natürlich ist die Wiedergabe prinzipiell überall möglich. So kann beispielsweise ein Heimanwender den Klang seines Home Theaters in sein Schlafzimmer mitnehmen, um auch spät in der Nacht und ohne Störung anderer Hausbewohner spektakulären Klang zu genießen.

Gamer

Heutige Computer- und Konsolenspiele besitzen eine beeindruckend realistische Grafik, die den Spieler in die Handlung einbezieht. Zahlreiche Spiele bieten zudem Surround Sound, aber viele Anwender verwenden entweder sehr schlechte Computer-Lautsprecher oder Kopfhörer mäßiger Qualität in Stereo. Mit dem Realiser erreicht die Klangqualität des Spiels dagegen das Niveau der Grafik, so dass das Spielerlebnis deutlich bereichert wird.

iPods und andere MP3-Player

Natürlich ist der Realiser nicht so mobil wie ein MP3-Player einsetzbar. Allerdings kann das Ausgangssignal des Realisers mit einem mobilen Gerät wie etwa einem iPod aufgezeichnet werden. Um optimale Ergebnisse zu erzielen, kann der Hörer dazu eine einmalige Messung mit eingesetzten Ohrhörern durchführen, um die Interaktion zwischen Ohrhörer und Ohrmuschel zu kompensieren und um den Frequenzgang der Ohrhörer zu verbessern. Danach kann der mobile Hörer die volle Räumlichkeit und viel von der Qualität eines  guten Surround-Lautsprechersystems auch mobil erleben. Da es kein Bild gibt und der Hörer ständig seine Richtung wechselt, ist ein Head Tracking unnötig.

Zusatzfunktionen und Einstellungen

Das grundlegende Setup und die Bedienung des Realisers sowie der persönliche Einmessvorgang sind schnell und einfach. Darüber hinaus stehen aber zahlreiche Feineinstellungen und Bearbeitungsmöglichkeiten für Anwender zur Verfügung, die ihr Setup noch weiter optimieren möchten.

So gibt es beispielsweise in jedem Einzelkanal umfassende Einstellmöglichkeiten für Pegel, EQ, Delay, Übernahmefrequenz und Bass Management. Für optimale Ergebnisse unter verschiedenen raumakustischen Bedingungen stehen mehrere unterschiedliche Testsignale zur Wahl. Messungen können wiederholt und summiert werden, um den Rauschabstand der Messung zu erhöhen. Die Winkel der virtuellen Lautsprecher können nachträglich justiert werden, um leichte Fehlstellungen des Kopfes während der Messungen zu kompensieren. Außerdem kann ein Pilotton-Verfahren genutzt werden, bei dem für eine genauere Kopfposition kurz vor der Messung eine akustisches „Markierung“ des jeweiligen Lautsprechers erfolgt. Viele weitere solcher Hilfsfunktionen sind über einfach strukturierte Menüs erreichbar.

Wir möchten allerdings betonen, dass die genannten Funktionen und Feineinstellungen in der Praxis oft nicht benötigt werden, da bereits das Standard-Einmessverfahren zu völlig überzeugenden Ergebnissen führt. Sie bieten zusätzliche Flexibilität und Zugriffsmöglichkeiten und ermöglichen Anwendern, die es noch genauer wissen wollen, eine besonders präzise Emulation.

Die Standard-Emulation

Was passiert, wenn der Anwender nur schlechte Abhörbedingungen und/oder schlechtes Equipment zur Verfügung hat, auf deren Emulation er gar keinen Wert legt – und auch keinen Zugriff auf bessere Räume oder Lautsprecher? Der Realiser wird mit einer Standard-Kombination aus virtuellem Raum und virtuellen Lautsprechern geliefert. Selbst dieses nicht personalisierte Setup wird in der Praxis noch gleich gut oder besser als andere Virtualisierungssysteme funktionieren, besonders dann, wenn mit Head Tracking gearbeitet wird. Wir empfehlen jedoch allen Hörern dringend, ihre individuelle Personalisierung durchzuführen  - dies ist schließlich eines der Hauptargumente für den Kauf des Smyth Realisers!

Zusammenfassung

Der Smyth Realiser ist ein beispielloses Audio-Produkt. Er wird die Art und Weise, wie Audio-Profis arbeiten und wie Menschen Musik, Filme und Games genießen, von Grund auf neu definieren. Zweifellos werden sich durch ihn neue Möglichkeiten eröffnen, die wir heute noch gar nicht erkannt haben. Lesen Sie die Berichte und Kommentare von Redakteuren und professionellen Anwendern, die den Realiser bereits ausprobiert haben, und erleben Sie den Realiser selbst. Schreiben Sie an This email address is being protected from spam bots, you need Javascript enabled to view it – wir beantworten gerne Ihre Fragen.