Dreidimensionaler Sound ist – wie der Name schon vermuten lässt – Sound, der aus allen Richtungen kommen kann. Dabei unterscheidet sich 3D-Sound stark von Surround-Sound und Stereo.
Dieser Blogartikel befasst sich mit dreidimensionalem Audio und erklärt grob, was es für unterschiedliche 3D-Audio-Systeme gibt. In zukünftigen Blogs zeige ich Dir, wie ich mir dieses Wissen beim bau eines eigenen 3D-Mikrofons zu Nutze gemacht habe.
Die Grundlagen
Zuerst einmal die Basics mit Stereo und Surround-Sound.
Stereo
Stereo-Sound ist aktuell noch am weitesten verbreitet. Ein Lautsprecher/Kopfhörer gibt den linken und der andere Lautsprecher/Kopfhörer den rechten Audio-Kanal wieder. Bei Stereo ist der einzige „Raum“ die Variation, wie sehr Sound links oder rechts zu hören ist.
Surround-Sound
Surround-Sound bezeichnet dabei ein Setup aus mehreren Lautsprechern. So kann der Sound aus verschiedenen Richtungen einer horizontalen Ebene kommen. Ein Beispiel hierfür ist der 7.1 Surround-Sound. Hier werden 7 Lautsprecher plus 1 Subwoofer um die Hörposition gestellt.
Binaural
Kommen wir zur ersten und ältesten Form von 3D-Audio. Binaural (=mit beiden Ohren) ist eine Aufnahmetechnik, bei der mit nur zwei Mikrofonen ein räumlicher Eindruck erzeugt wird. Eine Möglichkeit, binaural aufzunehmen, ist mit Hilfe eines sogenannten „Kunstkopfes“ gegeben.
Dieser ist dem menschlichen Kopf in Form und Dichte nachempfunden. Die Mikrofone sitzen dabei innerhalb des Kopfes, an den Stellen, an denen beim Menschen die Trommelfelle sitzen1. Dadurch nimmt der Kunstkopf das Audio-Signale so auf, wie es bei einem Menschen am Trommelfell ankommen würden. Abgehört werden muss binauraler Sound mit Kopfhörern (am besten mit In-Ears). Wenn binaurales Audio über Lautsprecher wieder gegeben wird, verfälscht das den Raumklang und funktioniert daher nicht.
Falls Du mehr über binauralen Sound wissen willst, schreib mir gerne eine Mail(manuel@plapertoo.de) und ich sende Dir gerne meine Bachelorarbeit zu!
Dolby Atmos
Dolby Atmos ist im Heimkinobereich eine weit verbreitete Wiedergabemöglichkeit von dreidimensionalem Sound durch Lautsprecher. Der erste Film in Dolby Atmos, war Pixars „Brave“ (in Deutschland bekannt unter dem Namen „Merida – Legende der Highlands“)².
Im Gegensatz zum Surround-Sound wird Audio bei Dolby Atmos objektbasiert und nicht kanalbasiert betrachtet. Beim kanalbasierten Surround-Sound wird jedem Lautsprecher in der Postproduktion eine eigene Spur zugeteilt. Bei Dolby Atmos ist die Positionierung von Lautsprechern wesentlich flexibler. Im Audio-Video-Receiver (AV-Receiver) werden die Positionen der verschiedenen Lautsprecher eingegeben. Der AV-Receiver berechnet dann in Echtzeit welche Lautsprecher welche Objekte (z. B. ein Helikopter) wiedergeben müssen. Dieses objektbasierte System kann bis zu 144 verschiedene Objekte gleichzeitig wiedergeben².
Vorhandene Surround-Anlagen können als Basis verwendet und mit entsprechenden Lautsprechern für die dritte Dimension erweitert werden. Wichtig ist vor allem, dass der AV-Receiver Dolby Atmos unterstützt. Das kleinste Setup ist Dolby Atmos 4.1.2. Die ersten zwei Zahlen beschreiben das Surround-System, das als Basis genutzt wird. In diesem Fall wäre es ein 4.1 System. Die letzte Zahl beschreibt die Anzahl der Lautsprecher, die für den vertikalen Sound zuständig sind. Zwei Lautsprecher sind dabei das Minimum.
Lautsprecher für die dritte Dimension können dabei entweder auf die vorhandenen Boxen gelegt und nach oben ausgerichtet (sogenannte „Dolby Atmos Enabled Speaker“) oder an die Decke angebracht werden. Die Lautsprecher, die nach oben ausgerichtet werden nutzen die Decke, um den Schall von dort zu reflektieren. In beiden Fällen kommt der Schall dann von oben.
Auro-3D und AuroMax
Auro-3D von Auro Technologies ist, im Gegensatz zu Dolby Atmos, ein kanalbasiertes Wiedergabesystem für 3D-Sound. Dieses Format nutzt 5.1-Surround-Sound als Basis und erweitert dieses um zwei weitere, horizontale Ebenen mit insgesamt sechs weiteren Lautsprechern. Der erste Film mit einer englischen Tonspur in Auro 11.1 war „Red Tails“ (2011) von George Lucas³.
Die unterste Lautsprecher-Ebene besteht aus der klassischen Surround-Sound-Anordnung. In dem „Height Layer“ werden die, an den Wänden montierten, Lautsprecher im 30°-Winkel nach unten geneigt. Der oberste Layer enthält einen „Voice Of God“ genannten Lautsprecher, der im 90°-Winkel nach unten gerichtet und an der Decke montiert ist. Je nach Raumgröße kann die oberste Ebene weggelassen werden. Die kleinste Variante von Auro-3D ist Auro 8.0 und hat jeweils vier Lautsprecher in der Surround- und in der Höhen-Ebene. Die größtmögliche Variante von Auro-3D ist „Auro 13.1“ (siehe Abbildung 15, rechte Seite)4.
Für größere Heimkinos und für Kinosäle empfiehlt Auro die Verwendung von „AuroMax“. Das gibt es in 20.1, 22.1 und 26.1. AuroMax verwendet Auro-3D als Grundlage und erweitert es mit objektbasiertem Audio. Lautsprecher werden hier in kleine Zonen eingeteilt, die für möglichst viele Sitzplätze einen „Sweet Spot“ erschaffen sollen. Der „Sweet Spot“ ist der Punkt im Raum, an dem Surround- und 3D-Sound die beste Wirkung haben. Dieser Punkt befindet sich normalerweise in der Mitte des (Heim-)Kinos³.
dts:X
Das objektbasierte 3D-Wiedergabeformat „dts:X“ von dts wurde 2015 veröffentlicht. Der erste Film, der in diesem Format auf Blu-Ray veröffentlicht wurde, ist „Ex Machina“ (2015) von Alex Garland.
Mit dts:X lässt sich jede gewünschte Lautsprecheranordnung verwenden. Dabei kann die Surround-Sound-Anlage erweitert werden, muss aber nicht in der klassischen Aufstellung stehen bleiben. Im Gegensatz zu Auro-3D gibt es bei dts:X nur zwei Ebenen. Da dts im Vergleich zu Auro und Dolby ihr System ein paar Jahre später veröffentlicht hat, unterstützt dts:X die klassischen Lautsprecheranordnungen der Konkurrenten mit Ausnahme der dritten Ebene von Auro-3D. So können beispielsweise „Dolby Atmos Enabled Speaker“ verwendet werden, um Schallquellen aus der dritten Dimension wiederzugeben.
Das Würfel-Mikrofon
Selbstgemachter 3D-Sound
Was ist denn ein Würfel-Mikrofon? Mein Würfel-Mikrofon ist ein Mikrofon, welches dreidimensionalen Sound aufnimmt. Kurzgesagt befindet sich auf jeder Seite eines Würfels, den ich zuvor 3D-gedruckt habe, ein kleines Mikrofon. Diese sechs Mikrofone nehmen dann Geräusche/Audio aus allen Richtungen auf. In einer Audio-Software (DAW) werden dann diese sechs Aufnahmen in 3D-Sound umgewandelt.
In dieser Blog-Reihe zeige ich Dir, was 3D-Sound ist, wie ich mein Würfel-Mikrofon gebaut habe, wie ich die Aufnahmen und 3D-Audio umgewandelt habe und wie das Resultat klingt!
Mehr Infos kommen die nächsten Wochen und Monate! Folge mir auf Social Media, um keinen Blog zu verpassen!
Quellen
1 https://de-de.neumann.com/ku-100#description
2 „Dolby Atmos for the Home Theater” August 2014
³ „Auro-3D AuroMax White Paper” 24 November 2015
4 „AURO-3D HOME THEATER SETUP” 31 Mai 2017