Räumliches Hören Wer braucht fünf Boxen für nur zwei Ohren?

MP3 hat das Musikhören in jeder Hinsicht verkleinert - mit Mini-Dateien, Mini-Equipment und leider auch abgespeckter Soundqualität. Neue Standards, an denen die MP3-Entwickler arbeiten, sollen das wieder ändern: Mit Mini-Dateien höherer Qualität, die richtig räumlich klingen.


Das neueste Album von Britney Spears flitzt in ein paar Minuten durchs Netz, wenige Sekunden später folgt ihr ein Hit von Robbie Williams. Musik aus dem Internet lässt sich so schnell und bequem auf den heimischen PC laden, dass der Ausflug in den Plattenladen beinahe einer Tagesreise gleicht.

Nicht mehr lange Zukunftsmusik: Zwei Ohrstöpsel bringen vollen Raumklang in Top-Qualität
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Nicht mehr lange Zukunftsmusik: Zwei Ohrstöpsel bringen vollen Raumklang in Top-Qualität

Möglich wird der Kurztrip in die virtuelle Welt des Pop und Rock durch MP3. Das Speicherformat hat eine stille Revolution eingeleitet, die sich - glaubt man den Erfindern - fortsetzen wird. Denn in der Softwareschmiede des Fraunhofer-Instituts für Integrierte Schaltungen (IIS) in Erlangen warten schon neue Formate auf die Anwendung: Sie pressen Musik und Filme in noch kleinere Pakete. Bei dieser Verschlankung der Information soll jedoch der Hörgenuss gegenüber herkömmlichen Musik-Dateien steigen.

In den Startlöchern stehen vor allem Techniken, die Musik nicht nur in Stereo abspielen können, sondern einen räumlichen Klang erzeugen. Ein Song hört sich damit aus dem Kopfhörer genauso an wie die Filmmusik im Kino. "MP3 Surround" tauften die Erfinder am IIS dann auch konsequenterweise diese Datenverwandlung. "Wenn Sie im Auto oder aus dem Kopfhörer Musik räumlich hören, ist das ein Knüller", schwärmt Harald Popp, einer der MP3-Urväter vom IIS, der auch die neue Technik mitentwickelt hat.

Bislang ließ sich der Surround-Sound nur mit fünf Lautsprechern erzeugen, wovon vier in den Ecken des Zimmers und einer frontal vor dem Zuhörer aufgestellt werden musste. Um Musik aus dem Kopfhörer räumlich abzuspielen, verteilten die Erlanger Wissenschaftler die Klänge gedanklich auf fünf Lautsprecher und berechneten, wie sie in den Ohren des Menschen ankommen.

So arrangiert, ertönt die Musik aus den Ohrstöpseln mit vollem Raumklang. "Man braucht gar keine fünf Boxen. Schließlich haben wir auch nur zwei Ohren", betont Popp. "Man muss sich nur zunutze machen, auf welche Weise das Gehirn verschiedene Geräusche räumlich zuordnet."

Kaum mehr Speicherbedarf

Um einen Schrei aus dem Hintergrund vom Geflüster des Tischnachbarn zu unterscheiden, wertet die Denkzentrale in Sekundenbruchteilen lediglich einige wenige Charakteristika aus: Sie erfasst die unterschiedliche Lautstärke und ortet zudem den Schreienden und den Flüsternden anhand des Klangs. Sitzt der Flüsternde zur Linken, so wird er beispielsweise mit dem linken Ohr früher wahrgenommen als mit dem rechten.

Mit diesem Wissen können die IIS-Forscher ein Musikstück räumlich erklingen lassen. Die MP3 Surround-Dateien sind dabei nur zehn Prozent größer als bisherige MP3-Dateien. "Das ist der eigentliche Clou", unterstreicht Popp. Denn damit können die neuesten Hits weiterhin in wenigen Minuten in der virtuellen Musikbörse gekauft und heruntergeladen werden.

"Für Internetanwendungen soll die Datenmenge möglichst gleich bleiben, aber Bild und Ton müssen besser werden", beschreibt Klaus Diepold, Elektroingenieur von der Technischen Universität München, die Wünsche der Nutzer. Diese wollen mehr Qualität, aber keine Riesendateien, die ihre Verbindung ins Internet über Stunden lahm legen.

Um Bild und Ton in ein kompaktes Format zu packen, nutzen die Wissenschaftler im Wesentlichen ein Grundprinzip: Wiederkehrende Informationen werden radikal herausgeschnitten. Besteht eine Komposition zum Beispiel aus zwei Geigen, so genügt es mitzuteilen, dass das Streichinstrument noch einmal vorkommt und welche Melodie es spielt. Der Klang der zweiten Geige kann nachträglich aus der ersten Geige plus Melodie der zweiten Geige zusammengemischt werden.

Beim Eindampfen der Informationen auf das Allernötigste nutzen die Ingenieure aus, dass das menschliche Ohr viele subtile Unterschiede der Musik ohnehin nicht bemerkt. "Bei jeder Feinheit, die dem Menschen entgeht, setzen wir Kompressionsspezialisten den Rotstift an", erklärt Diepold. Bei Tönen funktioniere das bereits sehr gut.

Bei Filmen und Bildern "hängt man noch hinterher", da die visuelle Wahrnehmung komplizierter abläuft und von den Forschern noch nicht gänzlich verstanden wird.

Notgedrungen lassen die Ingenieure daher die Bildqualität unangetastet. Sie versuchen vielmehr, die Datenmenge zu reduzieren, damit künftig Videos und Filme genauso bequem wie Musik aus dem Internet bezogen werden können. Derzeit werden Filme mit Kodierverfahren wie MPEG oder AVC zu kleinen, transportablen Datenpaketen geschnürt. Auch hier stehen neue Formate wie MPEG Surround bereit, die künftig unter anderem das digitale Fernsehen im Surround-Ton ins Wohnzimmer holen sollen.

"Die Datenkompression spielt bei Filmen eine besonders große Rolle, weil Speicher teuer sind", erläutert Popp. Daher darf etwa die Herr-der-Ringe-Trilogie nicht die gesamte Festplatte blockieren.

Wo die Reise hingeht, wagen die Forscher indes nicht zu sagen. "Wir wissen nicht, ob das Ende der Fahnenstange bereits erreicht ist", meint Diepold. Seine Erfahrung lehrt aber: "Bislang ging es immer noch kompakter".

Susanne Donner, ddp



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