Binaurales Audio

Stellen Sie sich vor, Sie wären in einem Kino, wo die Geräusche von überall her den Eindruck erwecken, als wären Sie völlig in das Geschehen eingetaucht. Sounddesigner und Filmemacher versuchen, diesen Effekt zu erzielen, indem sie im gesamten Theater verteilte Mehrkanal-Soundsysteme verwenden. Bei Blockbustern ist es besonders wichtig, die Bewegung des Tons präzise zu vermitteln, damit der Zuschauer das Gefühl hat, mitten im Geschehen zu sein.

Binaurales Audio ist eine Technologie, die nachahmt, wie Menschen Geräusche im wirklichen Leben wahrnehmen. Obwohl es Surround-Sound- und Mehrkanalsysteme schon seit langem gibt, hat binaurales Audio in letzter Zeit an Aufmerksamkeit gewonnen. Überraschenderweise nutzt es nur zwei Audiokanäle, erzeugt aber ein beeindruckendes Lautstärkegefühl, das herkömmlichen Systemen in nichts nachsteht.

Binaurales Audio ermöglicht ein tiefes Eintauchen mit einer minimalen Anzahl von Tonquellen. Die Grundidee der Technologie besteht darin, Schall so aufzuzeichnen, wie eine Person ihn hört, und dabei die Besonderheiten des menschlichen Gehörs auszunutzen, das die Welt durch zwei Ohren wahrnimmt. Dies ermöglicht ein unglaubliches Maß an Realismus, selbst beim Hören über normale Stereokopfhörer. Im Gegensatz zu herkömmlichen Aufnahmemethoden, bei denen der Ton von einem Mikrofon aufgenommen und der Raum künstlich geschaffen wird, werden bei binauralem Audio zwei Mikrofone verwendet, wodurch Sie Töne nicht nur von den Seiten, sondern auch von vorne, hinten, oben und unten aufnehmen können. Für die Aufnahme wird häufig ein Kunstkopf mit in die Modelle der Ohrmuscheln eingebauten Mikrofonen verwendet. Das mag ungewöhnlich erscheinen, aber das Ergebnis ermöglicht es, beim Hören mit guten Kopfhörern einen sehr realistischen Präsenzeffekt zu erzeugen.

• Warum ist es wichtig, Kopfhörer zu verwenden? Schallwellen aus den Lautsprechern vermischen und verzerren den Effekt, sodass eine genaue Klangpositionierung nur mit Kopfhörern möglich ist;
• Warum reichen zwei Mikrofone nicht aus? Um die volle Wirkung zu erzielen, müssen Schallreflexionen von Kopf, Körper und Merkmalen der Ohrmuscheln berücksichtigt werden, was als HRTF (Head-Related Transfer Functions) bezeichnet wird.
• Wo wird binaurales Audio verwendet? In den letzten Jahren hat das Interesse an binauralem Audio durch die Entwicklung von Computerspielen und VR-Technologien zugenommen, die ein tiefes Eintauchen in dreidimensionale Welten erfordern. Binaurales Audio wird auch in Musik, Filmen und bestimmten Genres auf YouTube verwendet.

Musik

Binaurales Audio erschien im späten 19. Jahrhundert. Damals wurde ein Gerät namens Tetrophone verwendet, das es ermöglichte, Konzerte in Theatern und Philharmonien per Telefon zu hören. Mikrofone in den Sälen wurden so positioniert, dass sie einen Präsenzeffekt erzeugen. Das Tetrophon erfreute sich großer Beliebtheit und war bis 1932 erhältlich.

In den 1930er Jahren wurde in den Niederlanden im Philips-Forschungslabor Eindhoven der erste Kunstkopf mit Mikrofonen hergestellt. Diese Schaufensterpuppe wurde für Experimente mit der genauen Übertragung des vom menschlichen Ohr wahrgenommenen Schalls verwendet. 1972 brachte Neumann das erste kommerzielle Modell KU 80 auf den Markt, in der Erwartung, dass es die Tonaufnahme revolutionieren würde. Die Tontechniker blieben jedoch gleichgültig und verwendeten weiterhin bekannte Mikrofone.

Das Hauptproblem bestand darin, dass der Einsatz von Dummies die Möglichkeiten der Tonaufnahme und Nachbearbeitung einschränkte. Mit herkömmlichen Kanalaufzeichnungsmethoden können Sie Mikrofone mit der gewünschten Richtwirkung verwenden und sie optimal platzieren, um die notwendigen Töne einzufangen und unnötige auszuschließen. Dummies sind ausschließlich mit omnidirektionalen Kondensatormikrofonen ausgestattet, was es schwierig macht, beim Mischen mit dem Raum der Instrumente zu arbeiten. Das Anpassen der Lautstärke, das Entzerren und Komprimieren einzelner Elemente der Aufnahme wird nahezu unmöglich, was für Toningenieure ein ernstes Problem darstellt.

Dennoch experimentieren einige Musiker weiterhin mit 3D-Sound. Beispiele für experimentelle elektronische Musik finden Sie auf YouTube. Lou Reed von The Velvet Underground verwendete in seinen Soloalben binaurale Aufnahmen, und die Rolling Stones nutzten diesen Ansatz auf dem Album Flashpoint.

Binaurales Audio erfreut sich in der Musikindustrie aufgrund seiner Fähigkeit, den Klang einer Live-Aufführung zu vermitteln, größter Beliebtheit. Wie schon im späten 19. Jahrhundert eignet sich 3D-Sound auch heute am besten zum Hören von Konzerten und erzeugt ein Gefühl der Präsenz.

Kino

Die Geschichte des binauralen Tons in der Filmindustrie ist noch weniger beeindruckend als in der Musik. Filme werden meist in Gesellschaft geschaut und ruhige Kinosäle mit Kopfhörern statt Lautsprechern sind eher eine Seltenheit. Auch zu Hause setzen sich Audiosysteme mit mehreren Lautsprechern wie 5.1 und 7.1 durch. Auch die Verwendung von Dummies mit Gummiköpfen am Set bereitet Schwierigkeiten. Daher ist binaurales Audio nicht nur schwierig aufzunehmen und zu mischen, sondern hat auch nur eine begrenzte Zielgruppe.

In letzter Zeit gab es einige Änderungen. Sennheiser veröffentlichte einen ungewöhnlichen Independent-Film als Werbematerial für sein Headset für binaurale Aufnahmen. Obwohl der künstlerische Wert des Films fraglich ist, ist der Versuch, die Leistungsfähigkeit des Formats zu demonstrieren, bemerkenswert.

Eine ernsthaftere Herangehensweise an binaurales Audio zeigten die Macher der Serie „Doctor Who“. Die vierte Folge der zehnten Staffel, „Knock Knock“, verwendete zusätzlich zum regulären einen binauralen Soundtrack. Die Handlung, in der es um ein Haus geht, in dessen Wänden sich außerirdische Insekten verstecken, ermöglichte es den Sounddesignern, den Effekt zu erzeugen, dass der Betrachter vollständig von Geräuschen wie beängstigenden Klopfen, knarrenden Türen und heulendem Wind umgeben wird. Auch Festivalfilme haben begonnen, mit Surround-Sound zu experimentieren. Beispielsweise wurde der von Kickstarter finanzierte Horrorfilm „Interior“ mit binauralen Mikrofonen gedreht und mehrfach ausgezeichnet. Der Dokumentarfilm „Blind Faith“ nutzt den Effekt, um die Gefühle des blinden Protagonisten zu vermitteln.

Youtube

Wenn wir über weniger traditionelle Genres der Videoaufzeichnung sprechen, wird in ASMR-Videos häufig binaurales Audio verwendet. Ja, das sind die gleichen Videos, in denen mit Tüten raschelt oder geflüstert wird. Viele Menschen schauen ihnen zu, um sich zu entspannen und das angenehme Gefühl einer Gänsehaut auf der Haut zu erleben. Surround-Sound trägt dazu bei, diese Rascheln, Flüstern und Klopfen natürlicher wiederzugeben.

Binaurales Audio kann den Hörer in eine andere Umgebung versetzen. Es gibt viele Enthusiasten, die die Geräusche von Großstädten, ungewöhnlichen Orten oder Phänomenen aufzeichnen. So kann man beispielsweise den echten Ton eines Raketenstarts hören, der in normalen Videoübertragungen nur als ausdrucksloses Geräusch dargestellt wird.

Spiele und VR

Obwohl Entwickler häufig um die grafischen Fähigkeiten ihrer Spiele konkurrieren, ist es der Sound, der die stärkste Verbindung zum Spieler herstellt. Sound vermittelt Emotionen und Atmosphäre besser, liefert wichtige Informationen über das Geschehen, hilft beim Aufbau von Soundscapes, erweitert die Spielwelt, erzeugt Spannung und lässt den Spieler sogar erahnen, was hinter den Kulissen bleibt. Darüber hinaus werden Spiele häufig mit Kopfhörern gespielt und, was noch wichtiger ist, es kann hier auf künstlich erzeugten binauralen Ton zurückgegriffen werden.

Die Hauptschwierigkeit bei der Erstellung von Surround-Sound in Spielen besteht darin, ihn interaktiv zu gestalten. Obwohl traditionelle binaurale Aufnahmen und die Erstellung eines Panoramas in der Nachbearbeitung nicht kompatibel sind, verfügen moderne Computer über genügend Leistung, um diesen Effekt in Software zu simulieren. Alle Tonspuren werden mit konventionellen Methoden aufgenommen und abgemischt und anschließend von einem speziellen Algorithmus verarbeitet, der den Klang durch eine virtuelle Ohrmuschel simuliert und dabei Reflexionen von Kopf und Körper berücksichtigt. Dies erhöht die Belastung des Prozessors, ermöglicht Ihnen jedoch, alle Vorteile von binauralem Audio ohne seine Hauptnachteile zu genießen. Im Internet finden Sie viele Spiele, die binaurales Audio verwenden. Es lohnt sich jedoch, die Spiele hervorzuheben, bei denen dieses Format eine Schlüsselrolle im Gameplay spielt. Im Stealth-Actionspiel Sniper Elite 4 ist es beispielsweise wichtig, die Quelle von Schüssen oder Feindgesprächen genau zu bestimmen, da die Hauptfigur, wie Sie sich vorstellen können, ein Scharfschütze ist. Und im Spiel Hellblade gingen die Entwickler noch weiter: Die Hauptfigur leidet unter Halluzinationen und hört Stimmen in ihrem Kopf, und hier wird binaurales Audio nicht nur zu einem Gameplay-Tool, sondern auch zu einem wichtigen künstlerischen Element.

Wie binauraler Ton aufgenommen wird

Sie benötigen kein speziell ausgestattetes Studio, um bei binauralen Aufnahmen den gewünschten Effekt zu erzielen. Das Geheimnis liegt in der richtigen Platzierung der Geräte, damit der Ton so aufgenommen wird, wie eine Person ihn hört. Typischerweise werden für die Aufnahme zwei Mikrofone verwendet, die in der Mitte des Studios auf der Höhe eines menschlichen Kopfes installiert werden. Der Abstand zwischen den Mikrofonen ist fast derselbe wie zwischen den Ohren. Durch diese Anordnung können die Mikrofone Schallwellen genauso einfangen wie das Hören, sodass der Eindruck entsteht, dass Sie sich selbst in der Mitte des Studios befinden.

Mit der Entwicklung der binauralen Technologie entdeckten Ingenieure, Toningenieure und Hersteller, dass die besten Ergebnisse mit Dummies mit eingebauten Mikrofonen, dem sogenannten „Kunstkopf“, erzielt wurden. Dies führte im Laufe der Zeit zur Entwicklung spezieller Geräte – Attrappen mit Gummiköpfen und in die Ohren eingebauten Mikrofonen. Anfangs bestanden solche Systeme nur aus einem Kopf, doch später fügten einige Hersteller einen Hals und einen Rumpf hinzu und betonten dies als wesentliches Merkmal ihrer Geräte. Diese Innovationen entstanden nicht aus Langeweile; Sie sollen die Arbeit von Toningenieuren erleichtern, indem sie den Aufnahmevorgang visueller gestalten. Studiotechniker machen sich keine Sorgen mehr darüber, wie der Klang die Ohren des Zuhörers erreicht und wie er sich verändert, wenn er den menschlichen Körper durchdringt. Alles, was so ein Dummy aufnimmt, klingt so, als stünde der Tontechniker selbst mitten im Studio.

Doch trotz ihrer Einfachheit hat die Technologie ihre Grenzen. Binaurales Audio erzeugt Klanginhalte, die für den „durchschnittlichen“ Hörer konzipiert sind, ohne zu berücksichtigen, dass der Körper jedes Menschen einzigartig ist. Menschen unterscheiden sich in der Kopfgröße, Schulterbreite, Halslänge und sogar in der Ohrform. Diese individuellen Unterschiede können die Klangwahrnehmung und die Glaubwürdigkeit von binauralem Audio erheblich beeinflussen. Zwei Menschen können den gleichen Klang völlig unterschiedlich wahrnehmen: Der eine ist von dem einzigartigen Klangerlebnis beeindruckt, der andere findet die ganze Technik vielleicht sinnlos.

So hören Sie binaurales Audio

Obwohl es verschiedene Methoden zur Aufnahme von binauralem Audio gibt, gibt es nur eine Möglichkeit, es wiederzugeben – über Kopfhörer. Es ist der Bedarf an Kopfhörern sowie die Besonderheiten unseres Gehörs, die die Verbreitung dieser Technologie in der Filmindustrie und anderen Kunstformen verhindern.

Das menschliche Gehirn arbeitet eng mit dem Gehör zusammen und gemeinsam können sie leicht den Standort der Schallquelle und deren Entfernung bestimmen. Da unsere Ohren getrennt voneinander arbeiten, erreicht der Schall ein Ohr vor dem anderen, wodurch das Gehirn die Richtung und Stärke des Schalls sowie seinen Standort genau bestimmen kann.

Der Versuch, mit Lautsprechern eine Illusion zu erzeugen, wird nicht funktionieren, weil das Gehirn weiß, wo sie sich befinden. Das Signal erreicht die Ohren fast augenblicklich und wir können echte Geräusche leicht von aufgenommenen unterscheiden. Damit binaurales Audio natürlich klingt und nicht von der realen Welt zu unterscheiden ist, sind Kopfhörer erforderlich, die den linken und rechten Kanal voneinander isolieren.

Für Kinos, Konzertsäle und andere Unterhaltungsstätten wird dies zu einem ernsthaften Hindernis. Derzeit sind Unternehmen nicht bereit, jeden Saal mit ausreichend Kopfhörern auszustatten. Mehrkanal-Audiosysteme sind günstiger, langlebiger, gehen seltener kaputt und es ist unmöglich, beim Verlassen des Saals versehentlich zu vergessen, sie zurückzugeben.

Warum brauchen wir also solch ein Audio?

Trotz der Schwierigkeiten und Unsicherheiten bei der Finanzierung überwiegen die Vorteile von binauralem Audio die Nachteile und ermutigen Ingenieure und Entwickler, die Technologie weiter zu verbessern, um sie zugänglicher und kostengünstiger zu machen.

Erstens bietet binaurales Audio ein wirklich einzigartiges Erlebnis: Der Klang bewegt sich mit Ihnen, genau wie im echten Leben. Moderne Fortschritte haben es der Technologie ermöglicht, sehr präzise zu werden. Sie können den Kopf drehen, sitzen, stehen, sich bücken – und binaurales Audio in Kopfhörern klingt immer so, als wären Sie in der realen Welt. Dadurch kann der Zuhörer buchstäblich in eine andere Umgebung versetzt werden und dort bleiben, unabhängig von der Bewegung. Mit dem kürzlich veröffentlichten Waves Abbey Road Studio 3-Plugin können Sie sich beispielsweise virtuell im berühmten Abbey Road Studio wiederfinden, wo sich der Klang je nach Kopfposition ändert.

Zweitens eignet sich diese Technologie besonders für die Aufnahme komplexer Klangräume und Audiosignale. Mit seiner Hilfe können Sie die Geräusche eines Waldes, des Meeres oder sogar eines Symphonieorchesters auf natürlichste Weise aufnehmen und wiedergeben. Das Geräusch der Bäume und das Rascheln der Blätter werden dreidimensional wirken, als stünden Sie mitten im Wald, und das Geräusch des Wassers wird so realistisch sein, dass Sie das Gefühl haben, an einem warmen Strand oder auf der Terrasse zu sein ein Schiff.

Binaurales Audio erfreut sich besonders großer Beliebtheit bei den Erstellern von ASMR-Inhalten (Autonomous Sensory Meridian Response), bei denen angenehme Klänge in Videos zur Entspannung eingesetzt werden. YouTube ist mittlerweile voll von solchen Videos, in denen Autoren Luftpolsterfolie platzen lassen, Papier zerknüllen oder sogar Nüsse essen und sie mit Bier herunterspülen. Binaurales Audio ist aufgrund der realistischen Tonübertragung ideal für solche Videos.

Wenn binaurale Systeme in Zukunft immer weiter verbreitet und erschwinglicher werden, könnte diese Technologie zum neuen Standard für die Aufnahme von Musik und Ton werden. Obwohl binauraler Ton Surround-Systeme wie Dolby in Kinos wahrscheinlich nicht ersetzen wird, könnte er zu einem alltäglichen Element im Haushalt werden. Die Zuhörer werden das Gefühl haben, mitten im Studio neben ihren Lieblingsmusikern zu stehen, in intensive virtuelle Schießereien einzutauchen oder beim Ansehen von Filmen in andere Welten zu reisen. Und das Beste: Sie benötigen lediglich einen Kopfhörer, Ihre eigenen Ohren und eine Stereoanlage.