Audiodesign (eBook)

Vorwort 6
Inhaltsverzeichnis 7
1 Akustische Kommunikation 14
1.1 Audiodesign – eine Begriffsbestimmung 14
1.1.1 Was ist Audiodesign? 14
1.1.2 Warum Audiodesign? 15
1.2 Physikalische Grundlagen akustischer Erscheinungen 18
1.2.1 Anregungskraft, Masse und Elastizität 18
1.2.2 Amplitude, Periodendauer und Grundfrequenz 19
1.2.3 Wellenlänge 20
1.2.4 Ausbreitungsgeschwindigkeit 21
1.3 Eigenschaften von akustischen Ereignissen 21
1.3.1 Tonhöhe, Lautstärke und Klangfarbe 22
1.3.2 Klänge und Geräusche 22
1.3.3 Physikalische Kenngrößen 22
1.3.4 Raum 24
1.3.5 Zeit 24
1.4 Der Informationsgehalt akustischer Ereignisse 25
1.4.1 Der Informationsgehalt einzelner Schallsignale 25
1.4.2 Der Informationsgehalt akustischer Szenen 27
1.4.3 Klang als Medium zur Informationsübertragung 28
1.5 Der Symbolgehalt von akustischen Ereignissen 29
1.6 Die akustische Kommunikationskette 30
1.6.1 Das Kommunkationsmodell 30
1.6.2 Die Signalkette 30
1.6.3 Die Umformung und Übertragung von Signalen 31
2 Beschreibung der Signalkette 33
2.1 Beschreibung von Signalen 33
2.1.1 Periodisch oder aperiodisch 34
2.1.2 Harmonische Töne 35
2.1.3 Komplexe Töne – Klänge 35
2.1.4 Das Frequenzspektrum 36
2.1.5 Geräusche 38
2.1.6 Fourier- Transformation, Zeit- und Frequenzbereich 40
2.1.7 Gliederung des Frequenzbereichs 41
2.1.8 Der zeitliche Verlauf von Schallsignalen 42
2.1.9 Effektivwert und Pegel eines Signals 44
2.2 Die Eigenschaften von Systemen 46
2.2.1 Lineare und nichtlineare Verzerrungen 46
2.2.2 Der Klirrfaktor eines Systems 46
2.2.3 Aussteuerung, Systemdynamik, Signal- Rausch-Abstand 47
2.2.4 Frequenzgang 48
2.2.5 Filter 49
2.2.6 Impulsantwort 49
3 Schallentstehung 51
3.1 Zusammensetzung von Schwingungssystemen 51
3.1.1 Oszillator 51
3.1.2 Anregung 51
3.1.3 Resonanzkörper 52
3.2 Einfachste Schwingungssysteme 53
3.2.1 Freie Schwingung 53
3.2.2 Gedämpfte Schwingungen 54
3.2.3 Erzwungene Schwingungen 54
3.3 Reale Schwingungssysteme 56
3.3.1 Kopplung einfachster Schwingungssysteme 56
3.3.2 Eigenfrequenz und Schwingungsmodus 56
3.3.3 Modell der schwingenden Saite 57
3.3.4 Wellenformen und Eigenfrequenzen einer Saite 59
3.3.5 Anregung bestimmterWellenformen 60
3.3.6 Ausbreitung von Schallwellen in Röhren 61
3.3.7 Mehrdimensionale Wellenausbreitung 62
3.4 Die menschliche Stimme 63
3.4.1 Stimmhafte und stimmlose Laute 63
3.4.2 Der Mund- Nasen-Rachen- Raum 64
3.4.3 Vokale 64
3.4.4 Konsonanten 66
3.4.5 Das Quelle-Filter- Modell 66
4 Schallausbreitung 68
4.1 Wichtige Kenngrößen der Schallausbreitung 68
4.1.1 Ausbreitungsgeschwindigkeit 68
4.1.2 Schalldruck, Schalldichte und Schallschnelle 70
4.1.3 Kugelwelle und ebene Welle 70
4.1.4 Schallintensität 71
4.2 Besondere Eigenschaften der Wellenausbreitung 73
4.2.1 Interferenz und Schwebung 73
4.2.2 Reflexion 74
4.2.3 Absorption, Dissipation und Transmission 74
4.2.4 Brechung 75
4.2.5 Beugung 76
4.3 Schall in geschlossenen Räumen 77
4.3.1 Direktschall 78
4.3.2 Erstreflexionen 79
4.3.3 Nachhall 80
4.3.4 Die Impulsantwort eines Raumes 81
4.3.5 Das Schallfeld von anhaltenden Signalen 81
4.4 Raumakustik 81
4.4.1 Halligkeit 82
4.4.2 Deutlichkeit, Klarheit 83
4.4.3 Gleichmäßige Schallverteilung 83
4.4.4 Einbeziehung der Hörers 83
4.4.5 Echovermeidung 84
4.4.6 Niedriger Geräuschpegel 84
5 Aspekte der Wahrnehmung 85
5.1 Das Gehör 85
5.1.1 Das Außenohr 86
5.1.2 Das Mittelohr 86
5.1.3 Das Innenohr 87
5.1.4 Verarbeitung im Gehirn 90
5.2 Wahrnehmung der Lautstärke 90
5.2.1 Unterscheidungsschwelle 90
5.2.2 Frequenzabhängigkeit der Lautstärke 91
5.2.3 Simultanmaskierung 94
5.2.4 Vor- und Nachmaskierung 94
5.2.5 Lautstärke und Dauer 95
5.3 Wahrnehmung der Tonhöhe 96
5.3.1 Unterscheidungsschwelle 97
5.3.2 Tonhöhenwahrnehmung bei komplexen Tönen 97
5.3.3 Tonhöhen gebräuchlicher Instrumente 98
5.3.4 Oktavenphänomen, Tonigkeit und Tonhöhenlage 99
5.3.5 Intervalle 99
5.3.6 Konsonanz und Dissonanz 100
5.3.7 Tonskalen und Stimmungen 103
5.4 Wahrnehmung der Klangfarbe 105
5.4.1 Messbare Eigenschaften der Klangfarbe 105
5.4.2 Psychoakustische Merkmale der Klangfarbe 106
5.4.3 Semantische Aspekte der Klangfarbe 108
5.5 Wahrnehmung des Raumes 111
5.5.1 Wahrnehmung der räumlichen Tiefe 111
5.5.2 Wahrnehmung der räumlichen Richtung 112
6 Schallaufzeichnung 115
6.1 Grundprinzipien der Schallaufzeichnung 116
6.1.1 Signalformcodierung 117
6.1.2 Parametrische Codierung 118
6.2 Digitale Schallaufzeichnung 119
6.2.1 Abtastung 120
6.2.2 Samplingfrequenz 121
6.2.3 Quantisierung 122
6.2.4 Quantisierungsfehler und Quantisierungsrauschen 124
6.2.5 System-Dynamik 125
6.2.6 Übertragungsrate 126
6.2.7 Wichtige Audio-Dateiformate 128
6.2.8 Harddisc-Recording 128
6.3 Datenreduktion 129
6.3.1 Verlustlose Audiokompression 130
6.3.2 Verlustbehaftete Audiokompression 131
6.4 MIDI – Musical Instruments Digital Interface 134
6.4.1 Technische Daten 135
6.4.2 Befehlsformat 136
6.4.3 Verbindung von MIDI-Gerä ten 137
6.4.4 Betriebsarten 139
6.4.5 MIDI-Befehlsgruppen 141
6.4.6 Wichtige MIDI-Befehle 142
6.4.7 General-Midi-Standard (GM) 148
6.4.8 Standard-Midi-File 149
6.4.9 Bearbeitung und Aufzeichnung von MIDI-Daten 151
6.5 Mehrkanalton 152
6.5.1 Ziele von Mehrkanalton 152
6.5.2 Formate 153
6.5.3 Aufzeichnungsstandards 154
6.5.4 Wiedergabe von Mehrkanalton 156
6.5.5 Produktion von Mehrkanalton 158
7 Schallwandler 160
7.1 Grundprinzipien elektromechanischerWandler 161
7.1.1 Elektrostatische Wandler 161
7.1.2 Elektrodynamische Wandler 162
7.1.3 Piezoelektrische Wandler 162
7.1.4 Kohle-Wandler 162
7.2 Eigenschaften von Mikrofonen 162
7.2.1 Empfindlichkeit 162
7.2.2 Übertragungsbereich 163
7.2.3 Frequenzgang 163
7.2.4 Störpegel und Geräuschspannungsabstand 163
7.2.5 Grenzschalldruck und Dynamikumfang 164
7.2.6 Impulsverhalten 164
7.3 Mikrofontypen 164
7.3.1 Kondensatormikrofon 164
7.3.2 Elektretmikrofon 165
7.3.3 Elektrodynamisches Mikrofon 165
7.3.4 Lavalier-Mikrofon 166
7.3.5 Grenzflächenmikrofon 166
7.3.6 Körperschallmikrofon 166
7.4 Richtcharakteristik 167
7.4.1 Achtförmige Richtcharakteristik 167
7.4.2 Kugelförmige Richtcharakteristik 168
7.4.3 Nierenförmige Richtcharakteristik 169
7.5 Stereo-Mikrofonverfahren 170
7.5.1 Intensitätsstereofonie 171
7.5.2 Laufzeitstereofonie 173
7.5.3 Äquivalenzverfahren 174
7.5.4 Hauptmikrofon-Stützmikrofon-Verfahren 175
7.6 Mikrofonierung 176
7.6.1 Veränderungen des Raumeindrucks 177
7.6.2 Veränderungen des Klanges 177
7.6.3 Das Mikrofon als akustische Lupe 179
7.6.4 Störungen 179
7.7 Lautsprecher 180
7.7.1 Eigenschaften von Lautsprechern 181
7.7.2 Bauformen von Lautsprechern 181
7.7.3 Akustischer Kurzschluss – Lautsprecherbox 183
7.7.4 Mehrweg-Lautsprechersysteme 184
7.7.5 Verstärker 185
7.7.6 Auswahl geeigneter Lautsprecher 186
7.7.7 Positionierung der Lautsprecher 187
7.8 Mischpulte 188
7.8.1 Eingangskanal 188
7.8.2 Subgruppen 192
7.8.3 Tape-Return 193
7.8.4 Stereo-Summe 194
8 Bearbeitung von Schallsignalen 195
8.1 Bearbeitung der Amplitude 196
8.1.1 Normalizing 196
8.1.2 Bearbeitung der Hüllkurve 197
8.1.3 Bearbeitung der Dynamik Kompressor 197
Limiter 199
Expander 199
Gate 200
8.2 Bearbeitungen des zeitlichen Verlaufs 200
8.2.1 Cut, Copy und Paste 200
8.2.2 Gestaltung von Übergängen 202
8.2.3 Loop 203
8.2.4 Resampling 204
8.2.5 Timestretching 206
8.3 Bearbeitung im Frequenzbereich 208
8.3.1 Bearbeitung der Tonhöhe 208
8.3.2 Bearbeitung des Spektrums 209
Verwendung der Equalizer beim Mischen 210
8.4 Bearbeitung der Raumwirkung 213
8.4.1 Reverb – künstlicher Nachhall 215
8.4.2 Räumliche Staffelung von akustischen Ereignissen 217
8.4.3 Echo und Delay 219
8.5 Bearbeitungen der Phase 221
8.5.1 Chorus 221
8.5.2 Flanger 221
8.5.3 Phasing 222
8.6 Klangrestauration 222
8.6.1 Reduktion unregelmäßiger Störgeräusche 222
8.6.2 Reduktion dauerhafter Störgeräusche 223
9 Elektronische Klangerzeugung 224
9.1 Einführung 224
9.1.1 Aufgaben, Ziele und Anforderungen 224
9.1.2 Geschichtliche Entwicklung 225
9.1.3 Interessante neuere Anwendungsbereiche 227
9.2 Wichtige Grundelemente 228
9.2.1 Oszillator 228
9.2.2 Filter 229
9.2.3 Verstärker 229
9.2.4 Modulation 230
9.2.5 Echtzeit-Steuerung 230
9.2.6 Hüllkurvengenerator 233
9.2.7 LFO 234
9.3 Wichtige Verfahren 235
9.3.1 Additive Klangsynthese 235
9.3.2 Subtraktive Klangsynthese 235
9.3.3 Wavetable-Synthese 236
9.3.4 FM-Synthese 237
9.3.5 Waveshaping-Synthese 238
9.3.6 Sampling 238
9.3.7 Granularsynthese 240
9.3.8 Physical Modeling 241
9.3.9 Software-Instrumente 242
9.4 Einfache Praxisbeispiele 243
9.4.1 Flächenklänge 243
9.4.2 Bassklänge 244
9.4.3 Elektronische Perkussion 245
9.4.4 Natur- und Alltagsgeräusche 246
10 Akustische Mediengestaltung 249
10.1 Wichtige Unterschiede zwischen Auge und Ohr 250
10.2 Die Ebenen der Tonspur 253
10.2.1 Wahrnehmung übergeordneter Strukturen 255
10.2.2 Die Mischung der verschiedenen Ebenen 259
10.2.3 Die Hörperspektive 262
10.3 Das Verhältnis von Bild und Ton 265
10.3.1 Assoziative Verknüpfung unterschiedlicher Sinnesreize 265
10.3.2 Paraphrase 268
10.3.3 Polarisation 268
10.3.4 Dissonanz 268
10.4 Formale und dramaturgische Konzeption 269
10.4.1 Formale und dramaturgische Ziele 270
10.4.2 Formale und dramaturgische Gestaltungsmittel 271
10.4.3 Wichtige Grundtypen formaler Gestaltung 272
10.4.4 Fragen zur formalen und dramaturgischen Konzeption 274
10.4.5 Funktionen und Aufgaben der Tonspur 274
10.4.6 Wichtige Kategorien von Medienmusik 274
10.5 Zeitgestaltung 276
10.5.1 Ebenen der Zeitgestaltung in der Tonspur 276
10.5.2 Einflussfaktoren der Tonspur auf das Zeitempfinden 282
10.6 Produktionsphasen 283
10.6.1 Pre-Production: Drehbucherstellung und Planung 283
10.6.2 Produktion 287
10.6.3 Post-Production 288
10.7 Audiodesign von Mensch-Maschine-Schnittstellen 289
10.7.1 Argumente für den Einsatz von Auditory Displays 290
10.7.2 Ansätze für die Gestaltung geeigneter Klangobjekte 290
10.7.3 Richtlinien für die Gestaltung von Auditory Displays 293
10.8 Audiodesign für interaktive Medien 295
Literaturverzeichnis 300
Sachwortverzeichnis 301

"1 Akustische Kommunikation (S. 13-14)

1.1 Audiodesign – eine Begriffsbestimmung

1.1.1 Was ist Audiodesign?

Audíodesign befasst sich zunächst im weitesten Sinne mit den Eigenschaften und Wirkungen der akustischen Umwelt, um diese in weiterer Folge konkreten Absichten folgend zu gestalten. Diese akustische Umwelt setzt sich im Allgemeinen aus einer Vielzahl von unterschiedlichen akustischen Ereignissen zusammen. Unter einem akustischen Ereignis ist dabei ein Sinnesreiz zu verstehen, der primär mit Hilfe des menschlichen Gehörs wahrgenommen wird. Solche akustischen Ereignisse werden zum Teil bewusst erzeugt und gezielt eingesetzt, wie dies beispielsweise bei Musik, Alarmsignalen oder der menschliche Sprache der Fall ist. Sie können aber auch ohne spezielle Absicht produziert werden (Maschinenlärm, Schritte, das Klappern einer Mühle etc.) oder auf natürliche Weise (Vogelgezwitscher, Wasserrauschen etc.) entstehen.

Eine Vielzahl von menschlichen Handlungen, natürlichen Vorgängen und Bewegungen bewirkt stets auch charakteristische akustische Ereignisse. Die Handlung als Ursache und das akustische Ereignis als deren Wirkung sind dabei fest aneinander gebunden.

Aus diesem Grund ist es nicht ausreichend, Audiodesign lediglich auf die Gestaltung der akustischen Ereignisse selbst zu beschränken. Viel mehr ist es notwendig, bereits bei den Vorgängen und Handlungen anzusetzen, die diese akustischen Ereignisse hervorrufen. Das bedeutet für die Praxis beispielsweise, dass Audiodesign unbedingt schon beim Verfassen eines Drehbuchs, beim Entwurf einer Maschine, bei der Planung einer Straße etc. eine Rolle spielen muss. Freilich sieht die Realität bisher meist leider anders aus. So müssen viele Anstrengungen unternommen werden, um diverse Mängel im Nachhinein – etwa durch das Aufstellen teurer Lärmschutzwände – zu korrigieren.

1.1.2 Warum Audiodesign?

Unsere Welt – oder besser: wie wir diese wahrnehmen – wird zweifellos von visuellen Sinneseindrücken dominiert. Kein Popkonzert ohne Bühnenshow, kein Hit ohne Videoclip, keine CD ohne Cover! Selbst im Bereich der klassischen Musik scheinen mittlerweile jene Künstler am erfolgreichsten zu sein, die die Wichtigkeit ihres optischen Erscheinungsbildes erkannt haben und sich entsprechend präsentieren. Also selbst in Bereichen, in denen es eigentlich ausschließlich um Musik gehen sollte, gibt meist schon das Auge „den Ton an"".

In Anbetracht dieser Umstände wird vielfach die Frage gestellt, warum für Audiodesign überhaupt Zeit und Geld verschwendet werden sollte. Auf die Frage nach Funktionen und Zielsetzungen von Audiodesign wird im Laufe des Buches freilich noch mehrmals ausführlich eingegangen. Trotzdem sollen einige Punkte schon vorweg Erwähnung finden:

Das Ohr lässt sich – ganz im Gegensatz zum Auge – nicht einfach verschließen. Ob wir wollen oder nicht, das Ohr ist bei jeder Wahrnehmung ganz automatisch beteiligt. Mangelhaftes akustisches Design stört auch (oder gerade) dann, wenn es nur unbewusst wahrgenommen wird!

Oft ist es möglich, akustische Ereignisse zu hören, die nicht sichtbar sind. Das Ohr ist in der Lage, alle Klänge und Geräusche in einem Raum wahrzunehmen. Anders als das Auge ist es nicht an einen Blickwinkel gebunden.

Manche Aktionen passieren auch ganz einfach zu schnell, um sie allein mit dem Sehsinn richtig erfassen zu können. Die mit solchen Aktionen verbundenen akustischen Ereignisse dauern aber oft länger an. Als Beispiel wäre hier etwa ein Schuss aus einer Pistole zu nennen. Auch bei direkter Beobachtung ist es nicht leicht auszumachen, ob der Schütze nur auf ein Objekt zielt oder auch tatsächlich abdrückt."