AUS DEM SPIEGEL
Ausgabe 18/2017

Audiotechnik Das perfekte Soundsystem

Ingenieure versprechen den perfekten Raumklang, Musik und Filme sollen dreidimensional erlebbar werden. Was erwartet den Zuhörer - und was kostet das?

Akustikforscher Daniel Beer im schalltoten Messraum
Martin Jehnichen / DER SPIEGEL

Akustikforscher Daniel Beer im schalltoten Messraum

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Das Jubeln der Fußballfans kommt von allen Seiten, ein diffuses Johlen, Trommeln und Klatschen, das anschwillt, wieder verebbt, ein Grölen aus Tausenden Kehlen.

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Heft 18/2017
Der große SPIEGEL-Vergleich: Deutschlands ungerechte Schulen

"Ich schicke Sie gleich mal ins Stadion", hatte Christoph Sladeczek angekündigt und die Boxen hochgeregelt. Der Besucher schließt die Augen und hat das Gefühl, leibhaftig auf der Tribüne zu sitzen.

Tatsächlich hockt er nur in einem Tonstudio des Fraunhofer-Instituts für Digitale Medientechnologie (IDMT) in Ilmenau. Ein "Kuppelsystem" aus 24 Lautsprechern haben der Akustikexperte und sein Team im Raum verteilt. Mit ein paar Mausklicks versetzt Sladeczek den Testhörer vom Fußballstadion in den Dschungel: Tropenregen prasselt, Grillen zirpen, Affen brüllen.

Als Nächstes geht es auf ein Popkonzert: ein Klavier da, eine Gitarre dort, Bass und Schlagzeug dahinter. Als virtuelle Instrumente positioniert der Forscher sie nach Belieben im Raum. "Wellenfeldsynthese" nennt Sladeczek das Verfahren. Es ist der Sound der Zukunft, der hier erklingt.

Klangforscher tüfteln am perfekten Raumklang. Nach Stereo und Surroundsound wagen sie den akustischen Aufbruch in die dritte Dimension. Wo Geräusche bislang nur von hinten oder vorn, von links oder rechts kamen, werden sie künftig von allen Seiten ertönen.

Weltweit entwickeln Start-ups derzeit Soundsysteme, die sich anhören sollen wie die reale Welt. Mit den neuen Audiotechniken soll es möglich werden, jedes Wohnzimmer akustisch in eine Carnegie Hall oder eine Wacken-Festivalbühne zu verwandeln. Sogar Handyvideos könnten bald eine Klangqualität bieten, die dem echten Erleben nahekommt.

"Wir versuchen, die perfekte Audioillusion zu erschaffen", sagt Karlheinz Brandenburg, Chef des IDMT und legendärer Vater der digitalen Musikformate MP3 und AAC. Auch Andreas Sennheiser, Ko-Chef des gleichnamigen Familienunternehmens, ist überzeugt: "Dem 3-D-Klang gehört die Zukunft." Speziell die neuartigen 3-D-Brillen, die Anwender in virtuelle Realitäten (VR) entführen sollen, könnten erst mithilfe "räumlicher Klangwelten" eine perfekte Illusion erzeugen.

Sennheiser hat seinen Hauptsitz im niedersächsischen Wedemark bei Hannover. Einen "Innovation Campus" gibt es hier, komplett mit mausgrauer Raumschiffarchitektur. In den Fabrikhallen wird der teuerste Kopfhörer der Welt (Preis: etwa 50.000 Euro) verlötet. Insbesondere aber tüfteln die Ingenieure am Klang von morgen. Die Hersteller von VR-Brillen seien sehr interessiert an der 3-D-Akustik, sagt Sennheiser. Auch hilft seine Firma Profimusikern dabei, ihre immer aufwendigeren Bühnenprogramme live aufzunehmen.

"Stellen Sie sich die Show einer Künstlerin wie Pink vor", sagt Sennheiser. Um derartige Multimediaspektakel originalgetreu und inklusive realer Stadionatmosphäre wiederzugeben, seien neue Aufnahmetechniken vonnöten.

Wie das klingt, lässt sich in Wedemark schon heute bewundern. In einem der Studios startet Toningenieur Gregor Zielinsky ein Konzert der britischen Musikerin Imogen Heap, das die Sennheiser-Ingenieure aufgezeichnet haben. Neben dem für Surroundsound gebräuchlichen 5.1-System (fünf Lautsprecher plus Subwoofer) sind weitere vier Lautsprecher knapp unterhalb der Decke montiert. Das 9.1-Ton-Feuerwerk zündet sofort. Als Zielinsky wieder auf herkömmlichen Stereoklang umschaltet, fällt die Klangwolke in sich zusammen.

DTS:X, Auro-3D oder Dolby Atmos heißen Technologien, die den Zaubersound möglich machen. In manchen Diskotheken oder Kinos sind die Systeme schon verbaut. Damit die Besucher wirklich das Gefühl haben, dass über ihren Köpfen ein Hubschrauber knattert, sind Extralautsprecher an der Decke montiert. "Stimme Gottes" nennen Fans den Klang von oben.

Aber allein mit mehr Boxen ist es nicht getan. Zur Erzeugung eines täuschend echten 3-D-Klangs müssen Lieder, Stimmen und Geräusche ganz neu produziert werden. Bislang legten Toningenieure im Studio fest, welche Audiosignale von welchem Lautsprecher verbreitet werden - die Gitarre tönt mehr aus der linken Box, das Schlagzeug mehr aus der rechten. In Zukunft dagegen werden die Soundingenieure das Mischen teilweise dem Ausgabegerät überlassen, indem sie einzelne Klangquellen, etwa eine Gitarre, als sogenannte Soundobjekte verschicken. Diese enthalten, neben der Musik selbst, auch die Informationen, wo genau die Gitarre im Raum spielen soll.

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Erst das Abspielgerät erstellt daraus dann einen individuellen Ausgabemix, der für die jeweils angeschlossenen Lautsprecher optimiert ist. Das hat zwei Vorteile: Geräusche lassen sich viel genauer ihrem tatsächlichen Ort zuordnen. Zudem funktioniert die Reproduktion der Klänge unabhängig davon, wie viele Boxen aufgestellt sind und wo sie sich im Raum befinden.

Am deutlichsten spürbar wird der Effekt beim Tragen von Kopfhörern. Im Akustiklabor der TU Ilmenau liegt einer bereit. Auch eine VR-Brille gehört zur Testausrüstung. Abgeschirmt von der Außenwelt, lauscht der Besucher den Dialogen eines Hörspiels. Nach wenigen Sekunden erkennt er: Verblüffend ist vor allem, dass sich alles so normal anhört.

Bei einem herkömmlichen Kopfhörer werden die Klangquellen vom Gehirn mitten im eigenen Kopf verortet und klingen nicht so, als gehörten sie zur Umgebung. Das liegt unter anderem daran, dass sich die Töne bei Kopfbewegungen nicht verändern - anders als im wirklichen Leben.

Beim Test in Ilmenau hingegen klingt das Hörspiel so, als stünden die beiden Sprecher etliche Meter entfernt. Und wenn der Zuhörer auf sie zugeht, werden ihre Stimmen sogar lauter.

Möglich wird diese täuschend echte Illusion, weil die VR-Brille jede Kopfbewegung registriert und das Audiosignal blitzschnell anpasst. Derzeit funktioniert der 3-D-Klang aber nur dann fehlerfrei, wenn die Forscher den Raum zuvor akustisch vermessen haben - und am besten auch noch die Ohren des Testhörers.

"Das menschliche Gehirn lässt sich viel schwerer täuschen, als man denkt", erläutert Brandenburg. "Es hat genaue Erwartungen an den Klang, je nachdem in welchem Raum man sich aufhält. Weicht der Kopfhörersound auch nur geringfügig davon ab, verpufft die Audioillusion."

Was bedeutet das für den Soundliebhaber? Raumklang für zu Hause ist derzeit noch teuer und aufwendig. Wer will schon Dutzende klobige Lautsprecher ins eigene Wohnzimmer stellen, geschweige denn mehrere davon unter die Decke dübeln? Eine Lösung könnten Flachlautsprecher sein, die wie Bilder an die Wand gehängt oder in Decken und Schränke integriert werden, ohne groß aufzufallen. Die Forscher des IDMT arbeiten zum Beispiel an nur 2,5 Zentimeter tiefen Boxen.

Viele Hersteller setzen zudem auf sogenannte Soundbars, Batterien kleiner Lautsprecher, die in einem Gehäuse zusammengefasst sind und in der Nähe des Fernsehers platziert werden. Ein Teil der Miniboxen strahlt den Ton nicht nach vorn, sondern zur Seite und schräg nach oben ab. Die Reflexionen an Decke und Wänden erzeugen dann den Raumeffekt.

Vor allem aber fehlen für den Durchbruch des Raumklangs einstweilen die geeigneten Tonkonserven. Bislang werden kaum Filme oder Musikstücke für den Heimgebrauch in den neuartigen Formaten produziert. 3-D-Sound ist fast ausschließlich auf Blu-Ray-Disc zu haben. Fernsehsender und Streaminganbieter wie Netflix oder Amazon liefern noch keine Raumklangfilme. Es wäre auch sinnlos. Kaum ein Zuschauer verfügt bereits über die erforderlichen Abspielgeräte.

Aber vielleicht steht der Durchbruch ja unmittelbar bevor. Die Olympischen Winterspiele in Südkorea im Februar 2018 sollen das erste Großereignis sein, das mit 3-D-Sound übertragen wird. Als erste Nation haben die Südkoreaner kürzlich das Raumklangformat MPEG-H zu einem neuen TV-Standard erklärt.

Damit könnten die Zuschauer sich sogar ihre individuellen Klangwelten erschaffen. Nervt Béla Réthy als Fußballkommentator? In Zukunft ließe er sich leiser oder sogar stumm schalten, ohne dass dafür auf die Geräuschkulisse aus dem Stadion verzichtet werden müsste. Sind die "Tatort"-Kommissare Thiel und Boerne neben dem Tatütata nicht gut zu verstehen? Einfach per Fernbedienung ihr Palaver lauter stellen.

Bald könnten die Nutzer sich auch, ganz familienfreundlich, in einem Raum unterschiedliche Geräuschkulissen zaubern - die Kinder lauschen dem Hörspiel, die Eltern dem Klassikkonzert.

Wie das geht, demonstriert Daniel Beer am IDMT. An der Wand eines der Testräume hat der Ingenieur eine Soundbar aus acht nebeneinander angeordneten Lautsprechern montiert. "Gehen Sie mal daran vorbei", fordert er den Besucher auf. Zunächst ist Musik klar zu hören, doch auf halber Strecke verstummt sie plötzlich. Stattdessen ertönt eine Verkehrsdurchsage.

"Persönliche Klangzonen" nennt Beer das Phänomen. Das funktioniert so: Lautsprecher der Soundbar senden hoch fokussierte "Schallstrahlen" in unterschiedliche Richtungen aus - Musik nach links, Sprache nach rechts. In der Mitte überlagern sich die Schallwellen so, dass sie sich gegenseitig auslöschen; dort ist für einen kurzen Moment gar nichts zu hören.

Auch im Auto wäre diese Soundtechnik einsetzbar. "Mit einem Lautsprecher-Array im Dach ließe sich jeder der vier Sitze mit eigenen Audiostücken versorgen", erläutert Beer. Schöne neue Audiowelt: Jeder hört, was er will, allerdings nur für sich allein.

Wollen die Menschen das? Und was macht es mit uns, wenn die künstliche Welt irgendwann genauso klingt wie die Wirklichkeit?

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Andreas Sennheiser ist überzeugt, dass sich das 3-D-Hören durchsetzen wird. "Dafür ist das Klangerlebnis einfach zu gut", sagt er. Und das menschliche Gehirn werde auch weiterhin in der Lage sein, die virtuelle und die reale Welt auseinanderzuhalten.

Zweifler will der Audio-Experte mit 3-D-Shows überzeugen. Im Victoria and Albert Museum in London wird ab Mitte Mai beispielsweise die Ausstellung "The Pink Floyd Exhibition: Their Mortal Remains" gezeigt. Neben Devotionalien aus dem Leben der Band soll die Musik frisch präsentiert werden. Für den Klangzauber sorgt Sennheiser. Das Pink-Floyd-Stück "Comfortably Numb" soll mit dreidimensionalem Sound aus 21 Lautsprechern zu neuem Leben erweckt werden. "Es ist schön, zu sehen, wenn man Gänsehaut erzeugt und den Leuten Tränen in die Augen steigen", sagt der Firmenchef.

Bei ihm zu Hause in Wedemark ertönt solcher Wunderklang allerdings noch nicht. In seinem eigenen Wohnzimmer hat Sennheiser nur ein handelsübliches 5.1-Soundsystem aufgebaut.

"Ich hätte gern mehr Lautsprecher", sagt er, "aber darüber muss ich erst noch mit meiner Frau verhandeln."



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marthaimschnee 19.09.2017
1. Was es bringt und kostet?
Ersteres zu wenig, letzteres zu viel. Wie immer, wenn man an der Perfektion werkelt, die ersten 90% sind schnell erreicht, die nächsten 5 werden mühsam, alles weitere teuer und das letzte Prozent ist unbezahlbar, wobei man keinen Unterschied mehr erkennt. Das ist genau wie beim Bild, der Schritt von 480p zu 720p war enorm. Zwischen 720p und 1080p muß man schon genau hinschauen. Bei 4k sieht man nur noch im direkten Vergleich Unterschiede, vor allem weil man gleichzeitig mit HDR ankommt und bei 8k bin ich mir sicher, sieht man den Unterschied nur noch auf 20 Meter Diagonalen. Sound dito: Stereo zu 5.1, WOW! 5.1 zu 7.1 ... ähm, ja. 7.1 zu Dolby Atmos HD irgendwas ... bleibt weg, zumal schon die Installation ein Witz ist und man für eine optimale Plazierung erstmal das Wohnzimmer klangtechnisch vermessen müßte. Es lohnt nicht, Herr Kommissario!
kulinux 19.09.2017
2. … und dazu kommt noch
…dass das Allermeiste an so produzierten Klängen (nicht nur Musik) den Aufwand nicht wert ist. Während eine Beethoven-Sinfonie* vermutlich auch noch in Grammophon-Qualität als geniale Musik erkennbar ist, ist der akustische Sondermüll, der heutzutage aus den Lautsprechern quillt, selbst mit dem besten Soundsystem nicht zu retten und "live" oft schon gar nicht zu ertragen: Die Klangqualität bei Rock/Pop-Konzerten ist einfach nur "Klangbrei" und nicht zumutbar. *Damit ich nicht missverstanden werde: Ich meine hier nicht nur "etablierte Klassik", sondern ebenso Musik vom 12.–21. Jahrhundert (von Perotin über Machaut, Josquin, Gesualdo, Monteverdi, Schütz, die Bachs, Weiss, Haydn und die "Klassiker", Mahler, bis Nono u.v.a.m. + Jazz: Armstrong, Glen Miller, Miles Davis, John Coltrane oder Pop: Beatles, Jimi Hendrix, Pink Floyd, Dire Straits …)** und aus allen Weltgegenden (wo die Traditionen z.T. noch älter sind: Gagaku z.B.). Nur die westliche "Hochkultur" hat es mit ihrer "Musikindustrie" (!!) geschafft, Klänge und "Songs" zu erzeugen, die Ohr und Hirn tödlich beleidigen. **Mit guter Musik aller Zeiten, Stile und Länder ist es wie mit Wein: Es gibt viel zu viel gute, und das Leben ist zu kurz, um sich schlechte zuzumuten. Aber man schalte nur einen x-beliebigen Radio-Sender ein… Und für gute Musik gilt, wie gesagt, dass man sie nicht in guter Klangqualität hören kann und sollte. Abgesehen davon, dass die schlechte meistens in übermäßiger Lautstärke die Umwelt belästigt, weil ihre "Fans" die dröhnende Leere in den eigenen Köpfen übertönen müssen. ;-)
Jominator 19.09.2017
3. Für Privatanwender fragwürdig
Was hier vergessen wird, wie fast immer wenn es um Akustik geht, ist die Tatsache das der Schall ja auch von den Wänden normalerweise reflektiert wird. Nicht umsonst haben die Hersteller diese reflektionsschallarmen Räume die man auf den Fotos sieht. Und wer hat die zu Hause? Niemand. Dazu kommt noch, dass man zu den Lautsprechern auch noch Abstand braucht. Auch zu denen an der Decke und denen hinter einem. Im Kono mag das ja noch funktionieren. Dort hat man die entsprechend großen Räume mit der entsprechenden akustischen Eigenschaften. Eine korrekte Reproduktion ist in herkömmlichen Wohnzimmern nicht realisierbar. Aber bei unserem Wirtschaftssystem ist es halt nicht vorgesehen, dass die Entwicklung stehenbleibt. Außerdem gilt immer: Ein Kothaufen sieht in 8K nicht besser aus als in SD.
Tante_Frieda 19.09.2017
4. Erinnert
Erinnert sich noch jemand an den hochgejazzten Quadrofonie-Hype?Da sollten vier Lautsprecher ins Wohnzimmer gestellt werden und es wurde nicht weniger als,wieder einmal,der perfekte Klang versprochen.Diejenigen,die an die Langlebigkeit des Experiments glaubten,warfen ihre Stereoanlage zugunsten einer Quadrofonieanlage raus und kauften sich dazu natürlich reichlich Quadro-Platten.Resultat:Fehlinvestition - der Krempel liegt jetzt tausendfach vergessen herum...
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