Fraunhofer-Institut für Digitale Medientechnologie IDMT

                   Lösung komplexer Beschallungsaufgaben
        ...
Inhalt

         1. Motivation
         2. Lokalisation: Akustik versus Optik
         3. Wo ist der beste Platz?
        ...
1. Motivation (1/2)

                      • Konvergenz von Bild und Ton wird immer
                        wichtiger

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1. Motivation (2/2)

                      Ziel:

                      Möglichst auf allen Plätzen sollte der Künstler:

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2. Lokalisation: Akustik versus Optik (1/4)

                      Wie nehmen wir unsere Umgebung wahr?

                 ...
2. Lokalisation: Akustik versus Optik (2/4)




                         Maximales horizontales Blickfeld
                ...
2. Lokalisation: Akustik versus Optik (3/4)




                          Maximales vertikales Blickfeld
                 ...
2. Lokalisation: Akustik versus Optik (4/4)




                          Maximales Hörfeld
                              ...
3. Wo ist der beste Platz ? (1/7)

                       • visuell ist die Bühne meist komplett zu überblicken

         ...
3. Wo ist der beste Platz ? (2/7)




                                    page 10
3. Wo ist der beste Platz ? (3/7)




                                    page 11
3. Wo ist der beste Platz ? (4/7)




                                    page 12
3. Wo ist der beste Platz ? (5/7)




                                    page 13
3. Wo ist der beste Platz ? (6/7)




                                    page 14
3. Wo ist der beste Platz ? (7/7)




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4. Konventionelle Beschallungsanlagen (1/3)


                    • Line Arrays, Lautsprecher Cluster unterstützt durch
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4. Konventionelle Beschallungsanlagen (2/3)

                     • Das Klangereignis wird dem am nächsten
               ...
4. Konventionelle Beschallungsanlagen (3/3)

                          Pro:

                          • Homogene Schallve...
5. Richtungshören (1/4)
                                          Erläuterung

                                          •...
5. Richtungshören (2/4)
                              Erläuterung

                              • Bewegt sich der Solist ...
5. Richtungshören (3/4)
                                 Bühnenbild zur Oper »Troubadour«
    Definierte Richtungs-
    ge...
5. Richtungshören (4/4)
                     Pro:
                     • Relativ homogene Schallverteilung
               ...
6. Wellenfeldsynthese (1/3)
  Prinzip
                  Sekundäre Quelle



 Primäre Quelle




                          ...
6. Wellenfeldsynthese (2/3)

Funktionsweise




                              Eine genaue Lokalisation von
               ...
6. Wellenfeldsynthese (3/3)
                              Pro:
                              • Mehr Gestaltungsmöglichkeit...
7. Hybridsysteme (1/12)

                     Mögliche Kombinationen zur Verbesserung
                     der Lokalisatio...
7. Hybridsysteme (2/12)
                          Motivation:


                          • Einbußen in der Klangqualität ...
7. Hybridsysteme (3/12)
                     Konventionelle PA und Richtungsbeschallung

                     • z.B. Line ...
7. Hybridsysteme (4/12)
                          Lautsprechercluster und Richtungsbeschallung
                          E...
7. Hybridsysteme (5/12)

                          Konventionelle PA und Wellenfeldsynthese
                          z.B....
7. Hybridsysteme (6/12)
Konventionelle PA und Wellenfeldsynthese

• PA füllt hintere
  Bereiche auf

• Richtungswahrnehmun...
7. Hybridsysteme (7/12)
Konventionelle PA und Wellenfeldsynthese



• Repräsentativer Hörtest
  nach ITU BS.1116 und
  BS....
7. Hybridsysteme (8/12)
Konventionelle PA und Wellenfeldsynthese
                        Ergebnisse aus Hörtests:
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7. Hybridsysteme (9/12)
Wellenfeldsynthese und Richtungshören

                             z.B. Richtungsgebende Lautspre...
7. Hybridsysteme (10/12)
Wellenfeldsynthese und Richtungshören

                             • Stabile Quellenlokalisation...
7. Hybridsysteme (11/12)
Wellenfeldsynthese und Richtungshören
                             • WFS Array im Bühnenbild kann...
7. Hybridsysteme (12/12)
Wellenfeldsynthese und Richtungshören

                                  Subjektive Hörtests:
   ...
8. Zusammenfassung und Ausblick (1/2)
                     • Unsere Sinneswahrnehmung setzt eine
                       au...
8. Zusammenfassung und Ausblick (2/2)
                         Sinnvolle Kombinationen in Abhängigkeit
                   ...
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!




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Lösung komplexer Beschallungsaufgaben durch Hybridsysteme

  1. 1. Fraunhofer-Institut für Digitale Medientechnologie IDMT Lösung komplexer Beschallungsaufgaben durch Hybridsysteme Dipl.-Ing. Rene Rodigast Fraunhofer IDMT, Multimediale Systeme rdt@idmt.fraunhofer.de PL&S Mediasystems Congress, 29.März 2007 Frankfurt/M page 1
  2. 2. Inhalt 1. Motivation 2. Lokalisation: Akustik versus Optik 3. Wo ist der beste Platz? 4. Konventionelle Beschallungsanlagen 5. Richtungshören 6. Wellenfeldsynthese 7. Hybridsysteme 8. Zusammenfassung und Ausblick page 2
  3. 3. 1. Motivation (1/2) • Konvergenz von Bild und Ton wird immer wichtiger • In üblichen Bühnensituationen stimmen die Positionen der Künstler meist nicht mit Ihrer akustischen Position überein • Bekannte Techniken zur richtungsgerechten Schallwiedergabe wie Delta-Stereophonie und Wellenfeldsynthese haben Ihre Grenzen • Durch Kombination verschiedener Beschallungsvarianten können komplexe Bühnensituationen akustisch lokalisierbar wiedergegeben werden page 3
  4. 4. 1. Motivation (2/2) Ziel: Möglichst auf allen Plätzen sollte der Künstler: • optisch und akustisch übereinstimmend • bei homogener Pegelverteilung • mit erwarteten (ausreichenden) Schallpegel • mit hoher Verständlichkeit und Qualität wahrgenommen werden page 4
  5. 5. 2. Lokalisation: Akustik versus Optik (1/4) Wie nehmen wir unsere Umgebung wahr? Tasten Hören Sehen Riechen Schmecken Klassifikation nach Aristoteles page 5
  6. 6. 2. Lokalisation: Akustik versus Optik (2/4) Maximales horizontales Blickfeld page 6
  7. 7. 2. Lokalisation: Akustik versus Optik (3/4) Maximales vertikales Blickfeld page 7
  8. 8. 2. Lokalisation: Akustik versus Optik (4/4) Maximales Hörfeld page 8
  9. 9. 3. Wo ist der beste Platz ? (1/7) • visuell ist die Bühne meist komplett zu überblicken • Günstige oder ungünstige Plätze für das visuelle Erleben sind meist durch Winkel und Abstand zur Bühne definiert • akustisch ist es heute möglich alle Plätze nahezu gleichmäßig mit Schall zu versorgen (Line Arrays und Zusatzsysteme nach Bedarf) • akustische Lokalisierung ist kaum möglich, da Panning nur für den Sweet Spot funktioniert • Panning wird live kaum eingesetzt da es aufwendig ist und nur für einen kleinen Teil des Publikums funktioniert page 9
  10. 10. 3. Wo ist der beste Platz ? (2/7) page 10
  11. 11. 3. Wo ist der beste Platz ? (3/7) page 11
  12. 12. 3. Wo ist der beste Platz ? (4/7) page 12
  13. 13. 3. Wo ist der beste Platz ? (5/7) page 13
  14. 14. 3. Wo ist der beste Platz ? (6/7) page 14
  15. 15. 3. Wo ist der beste Platz ? (7/7) page 15
  16. 16. 4. Konventionelle Beschallungsanlagen (1/3) • Line Arrays, Lautsprecher Cluster unterstützt durch Einzelsysteme (Mittelcluster, Delayline…) • Richtungswahrnehmung über Laufzeit- Stereophonie (Phantomquellen) • Hörer muss sich in der Stereo-Hörfläche [1] befinden um eine Schallquelle zu lokalisieren • Phantomschallquellen bei Pegeldifferenzen wandern seitlich aus der Basis aus um bei etwa 15- 20dB ganz am LP stehen zu bleiben • Phantomschallquellen bei Zeitdifferenzen sind bis 1,5 ms möglich, danach wird der »Haas Effekt« [1] wirksam [1]…M. Dickreiter – Handbuch der Tonstudiotechnik page 16
  17. 17. 4. Konventionelle Beschallungsanlagen (2/3) • Das Klangereignis wird dem am nächsten liegenden Lautsprecher zugeordnet • Konzertbeschallungen deshalb kaum in Stereo sondern meist »doppelmono« • Dies widerspricht dem menschlichen Hörvermögen da Bezug zum visuellen Ereignis fehlt [1] page 17
  18. 18. 4. Konventionelle Beschallungsanlagen (3/3) Pro: • Homogene Schallverteilung möglich • kontrollierbare Interferenzen und Phasen • Hoher Schalldruck • Gute Kontrolle über Schallausbreitung Kontra: • keine Lokalisation möglich (Phantomquellen nur in sehr engen Grenzen darstellbar) • Relativ große Arrays eingeschränkt ins Bühnenbild integrierbar • Keine Quellbewegungen darstellbar page 18
  19. 19. 5. Richtungshören (1/4) Erläuterung • Richtungshören basiert auf dem Präzedenz- Richtungs- LS Gruppen zeit- und gebiet A 1- 3 amplituden- Effekt: Gesetz der ersten Wellenfront oder skalierte Signale »Haas-Effekt« 1 Der zuerst gehörte Ton gibt dem menschlichen 1. A Ohr die Richtung vor • Mittels im Bühnenbild integrierten 2. Solist + Ton 2 Lautsprechergruppen (LS-Gruppen) können auf des Solisten der Bühne bestimmte Richtungsgebiete 3. definiert werden Bühne 3 Auditorium • Das Ausgangssignal des Solisten wird zeit- und amplitudenskaliert über LS-Gruppen wiedergegeben • So entsteht im gesamten Publikumsbereich der Eindruck, der Ton käme direkt von dem Ort, an dem sich der Solist gerade befindet page 19
  20. 20. 5. Richtungshören (2/4) Erläuterung • Bewegt sich der Solist und damit auch sein Ton 1 A von A nach B, wird durch automatisierte Signalskalierung (Richtungsmischer) zwischen den Gebieten interpoliert. 2 • Der Zuhörer nimmt so den Übergang zwischen den Gebieten nicht mehr wahr B Bühne 3 Auditorium page 20
  21. 21. 5. Richtungshören (3/4) Bühnenbild zur Oper »Troubadour« Definierte Richtungs- gebiete 4 -13 Aktive, definierte Richtungsgebiete 1-3 Solist (+ sein Ton) bewegt sich zwischen den aktiven Richtungsgebieten 1, 2, 3 Vorprogrammierter Bewegungspfad page 21
  22. 22. 5. Richtungshören (4/4) Pro: • Relativ homogene Schallverteilung möglich • Hohe Schalldruckpegel in großer Entfernung möglich • Stabile Quell-Lokalisation Kontra: • Einbau von LP Gruppen in das Bühnenbild oft unmöglich • Je nach Anzahl der möglichen Lautsprecher „Sprünge“ hörbar page 22
  23. 23. 6. Wellenfeldsynthese (1/3) Prinzip Sekundäre Quelle Primäre Quelle Zeitverzögerung, Amplituden-Skalierung © Rinus Boone (TUD) page 23
  24. 24. 6. Wellenfeldsynthese (2/3) Funktionsweise Eine genaue Lokalisation von Klangereignissen wird ermöglicht IOSONO® erzeugt ein Wellenfeld innerhalb des Hörbereiches Eine hohe Anzahl separat gesteuerter Lautsprecher page 24
  25. 25. 6. Wellenfeldsynthese (3/3) Pro: • Mehr Gestaltungsmöglichkeiten durch Modellierung eines Wellenfelds • stabiles räumliches Klangbild • Klangereignisse haben eine Position und können animiert werden • Natürliche Quellbewegungen Kontra: • Hoher Hardwareaufwand • Möglichst geschlossenes Array nötig • Große Distanzen sind problematisch • 2D Ebene durch Linienarrays page 25
  26. 26. 7. Hybridsysteme (1/12) Mögliche Kombinationen zur Verbesserung der Lokalisation: • Konventionelle PA mit Richtungshören • Konventionelle PA mit Wellenfeldsynthese • Richtungshören mit Wellenfeldsynthese page 26
  27. 27. 7. Hybridsysteme (2/12) Motivation: • Einbußen in der Klangqualität ? • stabile Lokalisation? • verbesserte Schallverteilung? • Veränderungen beim Hörerlebnis? • Praxistauglichkeit? • Rückkopplungsverhalten • Aufwand - Nutzen Verhältnis page 27
  28. 28. 7. Hybridsysteme (3/12) Konventionelle PA und Richtungsbeschallung • z.B. Line Arrays mit verteilten Lautsprechergruppen im Bühnenbild • Vorteil: ausreichend Pegel auf allen Plätzen mit Richtungsbezug • Interferenzen möglich • Zwar mit konventioneller Hardware ansteuerbar aber live kaum zu bedienen (Produktionsabhängig) • Aufwendige akustische Einrichtung • Integration von Line Arrays und Richtungsbeschallung in das Bühnenbild oft schwierig page 28
  29. 29. 7. Hybridsysteme (4/12) Lautsprechercluster und Richtungsbeschallung Einrichtung über Richtungsmischer: • LP auswählen und positionieren • Delays und EQ´s einstellen • Produktion speichern Produktion: • Produktion sequentiell abspeichern • Bewegungen programmieren oder live kontrollieren • Zugriff auf jede Quelle (Solist) • Effekt-LP leicht integrierbar page 29
  30. 30. 7. Hybridsysteme (5/12) Konventionelle PA und Wellenfeldsynthese z.B. konv. PA und • Geschlossenes Lautsprecherband auf der Bühne • Geschlossenes Lautsprecherband oder segmentweise um die Zuschauer Stabile Quellenlokalisation und Quellbewegung durch WFS im relevanten Bereich Homogenes Schallfeld unterstüzt über verzögerte Lautsprecher L+R page 30
  31. 31. 7. Hybridsysteme (6/12) Konventionelle PA und Wellenfeldsynthese • PA füllt hintere Bereiche auf • Richtungswahrnehmung über WFS WFS & PA, 4,2 dB Nur WFS page 31
  32. 32. 7. Hybridsysteme (7/12) Konventionelle PA und Wellenfeldsynthese • Repräsentativer Hörtest nach ITU BS.1116 und BS.1284_1 • Delay konstant PA 20ms nach WFS page 32
  33. 33. 7. Hybridsysteme (8/12) Konventionelle PA und Wellenfeldsynthese Ergebnisse aus Hörtests: Denkbarer Mehrwert für PA: • Stabile Quellenortung • Homogenere Schallverteilung Denkbarer Mehrwert für WFS: • Höherer Gesamtpegel • Versorgung des Fernfeldes durch PA page 33
  34. 34. 7. Hybridsysteme (9/12) Wellenfeldsynthese und Richtungshören z.B. Richtungsgebende Lautsprechercluster im Bühnenbild und • geschlossenes Lautsprecherband auf der Bühne • Geschlossenes Array seitlich und hinter den Zuschauern Stabile Quellenlokalisation und Quellbewegung durch WFS im relevanten Bereich page 34
  35. 35. 7. Hybridsysteme (10/12) Wellenfeldsynthese und Richtungshören • Stabile Quellenlokalisation durch WFS • Erhöhung der »Klangdichte« • Bei großen Zuschauerflächen: • Kontinuierliche Quellenbewegung – lokalisierbar im vorderen Zuschauerbereich durch WFS • Kontinuierliche Quellenbewegung – lokalisierbar im hinteren Zuschauerbereich durch richtunggebende Lautsprecher im Bühnenbild page 35
  36. 36. 7. Hybridsysteme (11/12) Wellenfeldsynthese und Richtungshören • WFS Array im Bühnenbild kann statisch sein und ist »unsichtbar« (kaschiert) • Bühne mit weniger richtunggebenden Lautsprechern – sind nur für die hinteren Zuschauerplätze notwendig >> Bühnenbild kann freier gestaltet werden • Winkelauflösung bei hinteren Plätzen ungenauer • intensives Laufzeit- und Pegeltuning nötig • Meist gerichtete Lautsprecher zur Erzeugung der Richtungsinformation nötig page 36
  37. 37. 7. Hybridsysteme (12/12) Wellenfeldsynthese und Richtungshören Subjektive Hörtests: • Feedback • Klanqualität • Filter • Klanghomogenität • Lokalisation page 37
  38. 38. 8. Zusammenfassung und Ausblick (1/2) • Unsere Sinneswahrnehmung setzt eine audiovisuelle Konvergenz voraus • Konventionelle Beschallungsanlagen vermitteln keinen Richtungseindruck • Spezielle Systeme zur richtungsgerechten Beschallung können nicht überall installiert werden (Bühnenbildabhängig) • Durch hybride Systeme ist es möglich auf nahezu allen Plätzen eine ausreichende Lokalisation zu gewährleisten • Jedes System hat seine Grenzen die auch durch Kombination nicht aufzulösen sind (z.B. Schallaufzeiten, Dämpfung…) page 38
  39. 39. 8. Zusammenfassung und Ausblick (2/2) Sinnvolle Kombinationen in Abhängigkeit von Anwendung und Bühnenbild: • Konventionelle Beschallung (z.B. Line Arrays) • Richtungsgerechter Beschallung (z.B. Bregenzer Richtungshören / Deltastereophonie) • Wellenfeldsynthese (z.B. IOSONO®) • Hybridsysteme belasten das Budget • Der erhöhte Aufwand rechtfertigt sich mit dem Anspruch an die Produktion page 39
  40. 40. Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! page 40

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