3D-Sound, auch Immersive Audio oder Spatial Audio genannt, kommt nun endlich in die Kinos, Autos und Wohnzimmer. Doch vor allem die Möglichkeit 3D auch auf herkömmlichen Kopfhörern erleben zu können, wird diesem spektakulären Klangerlebnis zum Durchbruch verhelfen. Hören Sie selbst den Demoplayer auf www.newaudiotechnology.com oder auf www.soundcloud.com/cvmusicfilmton, Kopfhörer aufsetzen und schon kann man Stereo und 3D direkt miteinander vergleichen.

  • – 3D über Kopfhörer

  • 3D über Kopfhörer
    Wir hören in natura immer dreidimensional, unser Gehör macht das ganz automatisch, ist darauf getrimmt zu erkennen woher ein Geräusch kommt. Wir können aber nicht mit nur zwei Boxen dreidimensionalen Sound wiedergeben, sehr wohl aber mit Kopfhörern! Klingt unlogisch?
    Da Kopfhörer direkt auf den Ohren aufliegen, können sie uns das 3D-Feld (akustisches Wellenfeld), das in natura ebenfalls erst direkt an unserem Trommelfell entsteht und durch unser Gehirn als solches interpretiert wird, auch wieder vorgaukeln. Früher hat man das bereits mit Kunstkopfaufnahmen getan, heute funktioniert diese binaurale Technik über HRTF. Details bitte selbst bei Wikipedia nachlesen, das führt hier zu weit. Wichtig ist nur: es funktioniert! Hört selbst auf www.newaudiotechnology.com, dort auf den Demoplayer klicken, Kopfhörer aufsetzen und schon kann man Stereo und 3D direkt miteinander vergleichen. Wie gut das funktioniert ist jedoch individuell verschieden, denn jeder hört anders. Dass man ein echtes Wellenfeld, das einen komplett umschließt, nicht mit 2 Boxen reproduzieren kann, dürfte leichter verständlich sein. Dafür braucht man schon eine größere Anzahl an Lautsprechern. Doch dazu mehr im Folgenden.

    FAQs

    • „Brauche ich spezielle 3D-Kopfhörer?“
      Nein, es funktioniert im Prinzip mit allen Stereo-Kopfhörern (nicht Mono, man muss mit beiden Ohren hören!).
    • „Funktionieren alle Kopfhörer für 3D-Musik?“
      Im Prinzip ja, wobei Ohrhörer (In-ear, Ohrstöpsel) schlechter funktionieren als normale, aufliegende Kopfhörer.
    • „Kann ich meine 3D-Musik über jedes Gerät hören (z.B. Ipod, Laptop, Handy usw.)?“
      Ja, eine Kopfhörer 3D-Mischung (HPSR, binaural, HRTF) wird in eine normale Stereodatei kodiert und kann somit mit allen gängigen Geräten abgespielt werden.
    • „Kann ich die Kopfhörer-3D-Mischung auch auf meiner Stereo-Anlage anhören?
      Anhören schon, aber es wird ein wenig seltsam klingen.
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  • – 3D Anlagen

  • 3D Anlagen
    Eine 3D-Anlage zuhause wird auf absehbare Zeit hauptsächlich durch die Erweiterung von 5.1-Surround um 4 Höhenkanäle auf 9.1 erreicht werden. Auch Blu-rays sind momentan noch auf 9.1 beschränkt. Doch bereits dieser relativ übersichtliche Aufwand macht soundmäßig einen gewaltigen Unterschied.
    Wichtig ist aber in diesem Zusammenhang eine Unsitte anzusprechen, die sich in die Surroundanlagen vieler Wohnzimmer geschlichen hat, nämlich für Links und Rechts gute Boxen und für den Rest kleinere, weniger gute Boxen zu verwenden. Alle 9 Boxen sollten gleich sein und eine möglichst große Bandbreite (fullrange) wiedergeben können, das heisst auch tiefe Frequenzen (wenigstens bis ca. 60 Hz). Hierfür kann man normale Hifi-Boxen nehmen, wie man sie auch für Stereo verwenden würde. Auch Stereo klingt mit kleinen Böxchen und ohne Bässe lahm! Das .1 bezieht sich auf den LFE-Kanal (Subwoofer), der für den Wumms zuständig ist. Verschiedene Boxen zu verwenden und die tiefen Frequenzen nur über den Subwoofer (Bass-Management) wiederzugeben, würde das Klangbild stark verzerren und den Hörgenuss entsprechend beeinträchtigen. Um das sinnvoll zu gestalten ist meist ein Fachmann nötig.
    Wir empfehlen Nubert-Boxen, da sie ein hervorragendes Preis-Leistungs-Verhältnis bieten, was besonders bei der großen Anzahl an Boxen einiges ausmacht. Die Nubert nuJubilee 40 ist ein echter Geheimtipp und als Sonderedition nur im Jahr 2015 erhältlich! Zusammen mit einem Denon 3D-Receiver wie z. B. dem AVR-X5200W und einem Subwoofer hat man so bereits für etwas mehr als 4.000 € ein komplett lauffähiges und sehr hochwertiges 3D-Setup. Als Blu-ray-Player kann man im Prinzip jeden beliebigen benutzen, denn das Signal wird über HDMI an den Receiver übertragen, der daraus die einzelnen Kanäle extrahiert.

    FAQs

    • „Wie kann man sich so eine 3D-Anlage vorstellen?“
      Einfach eine Surround-Anlage mit 4 zusätzlichen Höhenlautsprechern und einem 3D-fähigen Receiver.
    • „Kann ich 3D auch über eine Stereo-Anlage hören?“
      Nein.
    • „Kann ich 3D über meine Surround-Anlage hören?“
      Hören schon, aber nicht in 3D, es wird dann in Surround wiedergegeben.
    • „Kann ich meine Surround-Anlage zu einer 3D-Anlage erweitern?“
      Ja, mit 4 zusätzlichen Höhenlautsprechern und einem 3D-Receiver.
    • „Wo kann ich eine 3D Anlage kaufen?“
      Theoretisch in jedem Hifi-Geschäft. Praktisch haben nur wenige wirklich Ahnung, daher am besten zu Nubert gehen oder sich bei uns beraten lassen.
    • „Brauche ich einen 3D-Blu-ray-Player?“
      Nein, jeder Blu-ray-Player kann das wiedergeben. Das Signal wird dabei als Audio-Stream über HDMI an den Receiver geleitet.
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  • – 3D Formate

  • 3D Formate
    Surround ist kein 3D!
    Die Boxen bei 5.1 und 7.1 (s.u. kanalbasierte Formate) befinden sich alle auf einer Ebene. Es fehlt die Ebene der Höhe um wirklich dreidimensional zu hören. Die Erweiterung um die Höhenkanäle ist klanglich ebenso dramatisch wie die Erweiterung von Stereo um die Surroundkanäle. Es ist ein Gänsehaut-Erlebnis, wenn man mit nur 4 weiteren Boxen bereits richtig vom Klang umhüllt wird. Die Umhüllung und Räumlichkeit sind einfach fantastisch!
    Wilfried van Baelen (Galaxy Studios) war einer der Ersten, der bereits vor vielen Jahren auf die Idee kam, diese Höhenkanäle hinzuzufügen. Das kleinste sinnvolle, kanalbasierte 3D-Format ist 9.1, auf Blu-ray-disc momentan der Standard. Auch Dolby-Atmos, das auf heutigen Blu-rays verwendet wird, kommt meist mit 9.1 daher, genauer gesagt mit 5.1.4 (siehe 3D-Codecs). Die gute Nachricht ist, dass die verschiedenen 9.1-Formate sehr gut untereinander kompatibel sind, d. h. man ist mit seiner 9.1-Boxenaufstellung für beides gerüstet. Die Zeichnungen auf den nächsten Seiten entsprechen keinem festen Format, sondern sinnvollen Boxenaufstellungen, die für Auro, Dolby und andere (HOA, WFS) funktionieren. Die geeignetste Anordnung, zumindest fürs Kino und nach meiner Meinung, ist NHK 22.2, das bisher leider nur in Japan verwendet wird. Ein guter Kompromiss ist 13.1, das wir für unsere Produktion verwenden.
    Das einzige Format, bei dem sich alle einig sind, ist 5.1 mit Center (0°), Left+Right (±30°) und Left-Surround+Right Surround (±110°), nach einer Empfehlung der ITU. Punkt 1 steht übrigens immer für einen LFE-Kanal (Low-Frequency-Effect), auf dem sich Donner, Explosionen und sonstige tieffrequente Signale befinden. Schon bei 7.1 ist man sich uneins. Dolby empfiehlt für die Seitenlautsprecher ±90° bis 110° und für die hinteren Lautsprecher ±135° bis 150°. Auro-3D baut immer auf 5.1 auf und fügt bei 13.1 in der mittleren Ebene hinten 2 Kanäle ein. Davon würde ich aber abraten, denn bei 7.1 kommen laut Dolby die zwei seitlichen Boxen bei ±90° hinzu. Deswegen unterscheidet sich unser 13.1 in diesem Punkt von Auro-3D (mittlere Ebene entspricht Dolby 7.1). Optimal wäre eine möglichst gleichmäßige Verteilung, damit keine Löcher im Klangbild entstehen. Leider ist der Zug dafür schon abgefahren. Nur 22.2 bietet mit seinen vielen Kanälen solch eine Umhüllung. Ich empfehle zuhause 9.1 so aufzubauen, wie es auf der folgenden Seite erklärt wird.

    Kanalbasierte 3D-Formate
    Immer wenn man 2 Zahlen hat, die durch einen Punkt getrennt sind, handelt es sich um ein kanalbasiertes Format, z. B. 5.1 bis 22.2. Die erste Zahl steht für die Breitbandlautsprecher (fullrange speaker), die um den Hörer herum positioniert werden, während die zweite Zahl den oder die LFEs bezeichnet (Low Frequency Effects). Der LFE ist eigentlich kein Subwoofer, um die kleineren Boxen in den Bässen zu unterstützen, sondern ein reiner Effektkanal für sehr tiefe Frequenzen, z. B. für Donner, Explosionen usw.

    Objektbasierte 3D-Formate
    Audio-Objekte sind Mono-Dateien, die per Panorama im Raum verteilt werden. So bekommt jedes Objekt wie z. B. ein Sprecher oder ein Vogel seinen eigenen Platz und ist somit von jeder Sitzposition im Kino aus gut lokalisierbar. Die Räumlichkeit und die Komplexität eines Klangs kann damit natürlich nur sehr schlecht abbilden, aber fürs Kino spielt das natürlich keine so große Rolle wie bei Musik. Das bekannteste Format ist Dolby Atmos, das sich aufgrund seiner Marktmacht auch durchsetzen wird.

    WFS (Wellenfeldsynthese)
    Die WFS ist ein lang erforschtes Thema und hat inzwischen einige marktreife Technologien hervorgebracht. Hier wird ein Wellenfeld über eine hohe Anzahl von Lautsprechern wiederhergestellt. Momentan gibt es nur einige proprietäre Systeme, z. B. von iosono, Shure oder dem Fraunhofer IDMT. Für Heimanwender momentan noch nicht relevant, daher gehe ich auf die WFS auch nicht näher ein. Prinzipiell wird hier aber, ähnlich wie bei Atmos, mit Audio-Objekten gearbeitet und das ist für Musikproduktionen (mit räumlicher Wirkung) eher schwierig.

    HOA (Higher Order Ambisonics)
    Das Ambisonic-Verfahren ist mit der WFS verwandt, in dem Punkt, dass es durch mathematische Verfahren ein Schallfeld aufnehmen (in neuesten Entwicklungen auch in Kombination mit der Holophonie) und dann wiedergeben kann, unabhängig von der Anzahl und Position der Lautsprecher. Wie bei der WFS gilt zwar: je mehr Boxen, desto besser, aber es funktioniert auch schon mit kleinen Setups wie z. B. 9.1. Echte HOA-Aufnahmen können mit Mikrofonen erstellt werden, die viele Kapseln besitzen (theoretisch in einem Punkt, praktisch eben so nah wie möglich) und daraus das Wellenfeld rekonstruieren. Doch der Höreindruck ist leider absolut unbefriedigend, da es so klingt, als würde man in diesem Punkt hören. Die Räumlichkeit fehlt (Größe, Weite, schwer in Worte zu fassen), fast ein Gefühl wie umhüllendes Mono.
    Auch dieses Verfahren spielt für das Musikhören zuhause keine Rolle, es gibt praktisch keine kommerziellen Produkte. Ich muss aber bemerken: ich habe eine Vorführung von Matthias Kronlachner gehört (der uns hier übrigens auch beratend zur Seite steht) und muss sagen, dass es die beste Lokalisation bietet! Aus diesem Grund kann es auch sein, dass wir HOA bei der Produktion einsetzen werden, mal sehen.

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  • – 9.1 – 10.1 – 11.1 – 13.1

  • 9.1 – 10.1 – 11.1 – 13.1
    9.1
      ist die Erweiterung von 5.1 (Surround Sound, mittlere Ebene, s.u. Bild 1) um die Höhenebene (s.u. Bild 2). Diese obere Ebene enthält 4 zusätzliche Boxen. 9.1 ist die günstigste Art auf 3D-Sound aufzurüsten, indem man eine bestehende 5.1-Surround-Anlage um die 4 Höhenlautsprecher erweitert. Diese befinden sich üblicherweise direkt oberhalb der Boxen der mittleren Ebene.
    Die mittlere Ebene sollte auf Ohrenhöhe sein (oftmals ist der Hochtöner gemeint, je nach Box). Leider war es in den Kinos meist so, dass 5.1 und auch 7.1 weiter oben angeordnet wurden, wodurch man immer das Gefühl hatte ein vorbeifahrendes Auto würde soundmäßig vorbeifliegen. Die mittlere Ebene muss also runter auf Ohrhöhe, damit die obere Ebene sinnvoll eingesetzt werden kann. Bei NHK 22.2 gibt es übrigens auch eine untere Ebene am Boden, daher der Begriff mittlere Ebene. Alle Boxen sollten sich idealerweise auf einer gedachten Kugelfläche befinden und somit gleich weit weg vom Zuhörer sein. Da das natürlich selten möglich ist (außer natürlich bei uns im Studio), muss man die Boxen, die näher am Hörer stehen, zeitlich verzögern. Viele Receiver bieten heute die Möglichkeit das zu tun, zum Teil sogar mit automatischen Einmessprogrammen. In vielen Kinos wird das leider nicht gemacht, ein Fehler, der viel Klangqualität kostet.
    Der Winkel der Lautsprecher zwischen der mittleren und der oberen Ebene sollte, laut Wilfried van Baelen (Galaxy Studios), der dazu etliche Hörversuche angestellt hat, bei ca. 30° liegen, auf jeden Fall zwischen 25° und 35°. Bei zu großen Abständen (mehr als 35°) verschwindet die Verbindung zwischen den beiden Ebenen und die Umhüllung leidet, man nimmt 2 getrennte Bereiche wahr statt eines geschlossenen 3D-Raumes. Bei weniger als 25° hingegen sind die Ebenen zu nah beieinander und die Weite, Größe und wieder die Umhüllung leidet. Ob das so stimmt kann ich nicht beurteilen, klingt aber relativ schlüssig. Hörversuche der Hamasaki bei der NHK haben gezeigt, dass unser Gehör die Höhe nach vorne und hinten bis etwa 45° auflöst, zur Seite sogar bis zu 90°. Zur erreichten Umhüllung etc. konnte ich nichts finden, aber auch NHK 22.2 ist mit 30° bis 45° standardisiert, somit macht weniger als 30° und mehr als 45° offensichtlich keinen Sinn.
    Optimal wäre eine lückenlose Umhüllung mit Lautsprechern, was aber schlichtweg ein zu großer Aufwand und, bei Einhaltung dieser Tipps, auch gar nicht notwendig ist. Ein großer Schritt wäre der Umstieg von 5.1 auf 7.1, was sich aber leider nie so richtig durchgesetzt hat, vermutlich aus Kostengründen.

    10.1  enthält zusätzlich (zu 9.1) noch die Voice of God (VoG). Dieser Kanal befindet sich direkt über den Köpfen der Hörer und macht die Umhüllung komplett. Wenn auch viele sagen man könne auf diesen Kanal getrost verzichten, was aufgrund der Praktikabilität nachvollziehbar ist, halte ich ihn jedoch für sehr wichtig. Regen, Fly-Over-Effekte, das alles wirkt erst mit diesem Kanal grandios. Es ist der Deckel auf dem 3D-Topf.

    11.1  bekommt oben noch einen Center dazu, so wie bei der mittleren Ebene. Für die Umhüllung spielt das zwar keine Rolle, für akustische Bewegungen in einem Film (z. B. vorbeifliegendes Flugzeug) ist es allerdings hilfreich, um eine bessere Auflösung dieser Bewegungen zu erreichen und, in Kombination mit dem Center der mittleren Ebene, eine gleichmäßigere Verteilung des Sounds von vorne. Die Verwendung des Centers als Dialog-Kanal finde ich persönlich ästhetisch furchtbar. Egal ob jemand rechts oder links steht, er spricht immer aus der Mitte. Die meisten Tonmeister verwenden den Center nie für Musik. Für unsere Zwecke, die Musikproduktion, sind die 2 Center also eigentlich überflüssig. Aber da sie nun schon mal da sind, wäre es doch schade sie nicht zu verwenden. Aber ganz sicher nicht für Dialog!

    13.1  wird zur Abwechslung mal in der mittleren Ebene erweitert. Hier haben wir nun statt 5.1 als Grundlage 7.1. Das bedeutet man bekommt zusätzlich zwei Seitenkanäle auf ca. ±90° und die Surrounds rutschen weiter nach hinten auf ±150°. Fest definiert ist das zwar nicht, macht aber am meisten Sinn, weil so der Kreisbogen in gleich große 60°-Winkel aufgeteilt wird (plus Center). Auch hier sollten die Höhenkanäle immer direkt über Ihren mittleren Pendants stehen.
    13.1 ist die Konfiguration unserer Wahl, denn es ist zum Einen die größtmögliche Konfiguration z.B. in Auro-3D und zum Anderen relativ gut aufwärtskompatibel zu 22.2 und Dolby Atmos und abwärtskompatibel zu allen anderen Systemen. Aus diesem Grund können wir unser Album auch in den konkreten Formaten 13.1, 11.1, 10.1, 9.1, 7.1 und 5.1 ausliefern. Kein automatisches Runterrechnen durch den Receiver oder BD-Player, sondern die bestmögliche Qualität, egal welche Anlage zuhause steht!

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  • – NHK 22.2

  • NHK 22.2
    Unter Federführung von Kimio Hamasaki hat die NHK, die japanische Rundfunkgesellschaft, das 22.2 Format entwickelt und bereits 2005 der Öffentlichkeit vorgestellt. Daher wird es teils auch Hamasaki 22.2 genannt. Es ist meiner Meinung nach das am besten durchdachte und funktionierende 3D-Format. Lokalisation (nicht Ortung! Eberhard Sengpiel würde sich im Grabe umdrehen), Umhüllung, Auflösung, in all diesen Punkten ist es herausragend, natürlich auch aufgrund der hohen Kanalzahl. Gleichzeitig ist es technisch noch handhabbar und bedarf keiner speziellen Hardware (wie Dolby Atmos), ist klar standardisiert, nicht proprietär und für jedermann zugänglich (im Gegensatz zu Atmos) und hat sich, zumindest in Japan und Frankreich, bereits etabliert (im Gegensatz zu Auro-3D). Zuhause können aber leider nur die Japaner dieses Format bisher genießen, weshalb wir vorläufig noch auf 13.1 und alle Unterformate setzen, um in Europa (und vielleicht den USA?) Gehör zu finden.
    Über die Entwicklung dieses Systems kann man einiges in diesem PDF nachlesen: Development of a 22.2 Multichannel Sound System
    Über die Standardisierung von 22.2 kann man sich in diesem PDF informieren: 22.2 Multichannel Audio Format Standardization Activity
    Die Zeichnungen unten sind absichtlich vereinfacht. Auf den eben genannten PDFs kann man sich alles natürlich genauer anschauen.

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  • – 3D Codecs

  • 3D Codecs
    Dolby Atmos
    Dolby hält sich sehr bedeckt zur Funktionsweise seines Atmos-Codecs. Prinzipiell ist es ein objektbasiertes Format mit einem 7.1 Bed. Das bedeutet, dass z. B. Musik in 7.1 gemischt wird (d. h. es fehlen leider auch hier die Höhenkanäle, damit man kompatibel zu bisherigen Kinos und Produktionen bleibt), während Audio-Objekte (Monodateien, z. B. ein Sprecher oder ein Vogel) frei im Raum umherbewegt werden können. Bis zu 128 Audioobjekte können verwendet werden. Für die Musikproduktion also ein eher schwieriges Format, auch wegen der extrem hohen Kosten.
    Im Kino können per Atmos bis zu 64 Kanäle einzeln angesteuert werden. Je nachdem wieviele Boxen tatsächlich da hängen und wieviele bei der Produktion im Studio verwendet wurden, rechnet ein spezieller Computer den Ton auf die jeweilige Situation um. Allein diese Black-Box, um Atmos überhaupt wiedergeben zu können, ist sehr teuer. Daher gibt es echtes Atmos auch nur im Kino. Zuhause wird einfach ein bitstream über HDMI (ab v1.4) von der Blu-ray abgespielt. Dafür sieht der Codec spezielle Formate vor: 5.1.4 – 7.1.4 – 9.1.2, aber (in Zukunft) auch bis zu 34 Lautsprecher! Hat man nur eine 7.1 oder 5.1-Surround-Anlage, wird der Ton automatisch auf das jeweilige Setup heruntergerechnet.
    Die Atmos-Enabled Add-On Speaker, also Lautsprecher, die von unten auf den Hauptboxen stehend (oder darin integriert) den Schall nach oben auf die Decke projizieren damit es so klingt, als wäre die Box oben an der Decke, halte ich für Quatsch! Sorry für die harten Worte, aber bevor man sich so etwas kauft sollte man es sich unbedingt anhören!

    MPEG-H
    Das Fraunhofer IIS, Erfinder des MP3-Codecs, entwickelt momentan den 3D-Audio-Codec MPEG-H. Das Tolle an diesem Codec wird sein, dass er jedes gängige Format, egal ob kanalbasiert oder ojektorientiert und sogar Ambisonics (HOA), direkt ausgeben kann und, falls der Inhalt und das Wiedergabesystem nicht übereinstimmen, automatisch auf die Gegebenheiten umrechnet. Somit ist dieser Codec zu allem kompatibel. Er kann sogar eine Kopfhörervirtualisierung (binaural) in Echtzeit erstellen. Mit Qualitätseinbußen muss man bei solchen Konvertierungen natürlich rechnen, aber man kann damit immerhin fast alles beinahe überall anhören. Das einzige Problem: er ist noch nicht veröffentlicht und es wird noch einige Zeit dauern, bis entsprechende Produkte erhältlich sind. Es gibt momentan weder Hardware noch Software für die MPEG-H-Wiedergabe.

    Auro-3D
    Die Galaxy Studios waren unter den ersten, die sich mit viel Durchhaltevermögen und Enthusiasmus dem dreidimensionalen Hören verschrieben haben. Ihr Ansatz war immer und ist es noch, dass die Kinos und die Heimanwender mit einem überschaubaren Aufwand auf 3D aufrüsten können. Deshalb sieht ihr Codec und ihre Boxenaufstellung nur das vor, was wir auf 9.1 – 10.1 – 11.1 – 13.1 vorgestellt haben, na ja, größtenteils. Wer`s genauer wissen will, schaut sich am besten direkt bei Auro-Technologies um.

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