Entwicklung und Anwendung einer stereofonen Mehrkanal-Mikrofontechnik für 3D-Audio und VR

Helmut Wittek, 2016

Bild oben: Blick auf den geöffneten ORTF-3D Windkorb.

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Toningenieure, die in 3D arbeiten, sehen sich bei der Wahl der passenden Aufnahmetechnik einer schwierigen Aufgabenstellung gegenüber.  

Bei 3D steigt - im Vergleich zu Wiedergabeverfahren, die nur in der Horizontalebene arbeiten - die nötige Anzahl der Kanäle und damit die Komplexität deutlich. Es ist verlockend, aber keine gute Idee, allzu einfache Lösungen anzuwenden, denn der Kunde fordert einen Mehrwert von 3D-Audio gegenüber konventionellem 5.1 Surround. Bei einer guten 3D-Aufnahme, die mithilfe der passenden Aufnahmetechnik gemacht wurde, ist dieser Mehrwert in beeindruckender Weise hörbar.

Eine Aufnahmetechnik für alle 3D-Formate?

Natürlich unterscheiden sich generell die Aufnahmetechniken für die verschiedenen 3D-Audio Wiedergabeverfahren. Bei Schallfeldsyntheseverfahren können vielkanalige Mikrofon-Arrays eine Lösung sein, bei 3D-Stereo sind stereofone Techniken üblich und für binaurale Wiedergabe kann im einfachsten Fall ein Kunstkopf verwendet werden.

Jedoch eint alle Verfahren eine Notwendigkeit: Für eine Aufnahme komplexer, ausgedehnter Schallquellen wie z.B. Atmo müssen stereofone Techniken verwendet werden, da nur die Stereofonie so eine hohe Kanaleffizienz bei gleichzeitig hoher klanglicher Qualität bietet. Es ist z.B. schlicht unmöglich, einen großen Chor oder eine komplexe Straßenatmo in hoher Qualität mit Einzelmikrofonie abzubilden.

Genauso scheitern die vielkanaligen Arrays für Schallfeldsyntheseverfahren wie Higher Order Ambisonics (HOA) oder Wellendfeldsynthese in der Praxis, denn ihre Kanaleffizienz und klangliche Qualität ist zu gering. Reduziert man die Anzahl der Kanäle, wie z.B. bei Ambisonics 1.Ordnung, ist man nicht mehr in der Lage, alle (virtuellen) Lautsprecher durch unabhängige Signale zu beschicken und das Ergebnis wird kompromissbehaftet.

Und für binaurale Wiedergabe ist die Kunstkopftechnik zwar die einfachste, aber nicht die beste Lösung. Denn binaural soll heutzutage "VR" heißen, also kompatibel mit einer VR-Brille, die je nach Kopfrichtung unterschiedliche binaurale Signale benötigt. Dies ist nur mit einer dynamischen Binauralisierung eines stereofonen Arrays möglich, eine Technik, die im Games-Bereich bereits gang und gäbe ist.

  • 3D-Audio

    Die neuen Wiedergabeverfahren, die mit dem Begriff "3D-Audio" zusammengefasst werden, realisieren eine Tonwiedergabe aus allen Raumrichtungen. Dies gilt für die stereofonen Verfahren Dolby Atmos und Auro3D genauso wie für binaurale und VR-Verfahren ("VR"=Virtual Reality) und die Systeme der Schallfeldsynthese, also Ambisonics und Wellenfeldsynthese. 3D-Audio kann gegenüber 5.1 die räumliche Wahrnehmung deutlich verbessern, denn nicht nur können nun elevierte Quellen wiedergegeben werden, sondern auch bei den Attributen Umhüllung, Natürlichkeit und Klangfarbe können merkbare Verbesserungen erzielt werden. Auch die Hörzone kann größer werden, man kann sich freier im Wiedergaberaum bewegen, ohne dass das Klangbild in einen Lautsprecher kollabiert.
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