Binaurales Audio

Stellen Sie sich vor, Sie sitzen in einem Kino, wo die Geräusche, die von allen Seiten auf Sie einströmen, den Eindruck erwecken, Sie seien vollständig in das Geschehen eingetaucht. Sounddesigner und Filmemacher versuchen, diesen Effekt mit Hilfe von Mehrkanal-Soundsystemen zu erzielen, die im gesamten Kino verteilt sind. Bei Blockbustern ist es besonders wichtig, die Bewegung des Sounds präzise wiederzugeben, damit das Publikum das Gefühl hat, mitten im Geschehen zu sein.

Binaurales Audio ist eine Technologie, die die Wahrnehmung von Klängen im realen Leben imitiert. Obwohl Surround-Sound und Mehrkanalsysteme schon seit langem existieren, hat binaurales Audio in letzter Zeit an Aufmerksamkeit gewonnen. Überraschenderweise verwendet es nur zwei Audiokanäle, erzeugt jedoch ein beeindruckendes Volumengefühl, das den herkömmlichen Systemen in nichts nachsteht.

Binaurales Audio sorgt mit einer minimalen Anzahl von Klangquellen für ein tiefes Eintauchen in die Klangwelt. Die Grundidee der Technologie besteht darin, Geräusche so aufzunehmen, wie sie ein Mensch hört, und dabei die Besonderheiten des menschlichen Gehörs zu nutzen, das die Welt über zwei Ohren wahrnimmt. Dies ermöglicht ein unglaubliches Maß an Realismus, selbst wenn man mit normalen Stereokopfhörern hört. Im Gegensatz zu herkömmlichen Aufnahmemethoden, bei denen der Ton mit einem Mikrofon aufgenommen und der Raum künstlich erzeugt wird, werden beim binauralen Audio zwei Mikrofone verwendet, wodurch nicht nur Töne von den Seiten, sondern auch von vorne, hinten, oben und unten aufgenommen werden können. Für die Aufnahme wird häufig ein Kunstkopf mit in die Ohrmuscheln integrierten Mikrofonen verwendet. Das mag ungewöhnlich erscheinen, aber das Ergebnis ermöglicht einen sehr realistischen Präsenzeffekt beim Hören mit guten Kopfhörern.

• Warum ist es wichtig, Kopfhörer zu verwenden? Schallwellen aus den Lautsprechern vermischen sich und verzerren den Effekt, sodass eine genaue Klangpositionierung nur mit Kopfhörern möglich ist.
• Warum reichen zwei Mikrofone nicht aus? Um den vollen Effekt zu erzielen, müssen Schallreflexionen vom Kopf, Körper und den 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 aufgrund der Entwicklung von Computerspielen und VR-Technologien, die ein tiefes Eintauchen in dreidimensionale Welten erfordern, zugenommen. Binaurales Audio wird auch in Musik, Filmen und bestimmten Genres auf YouTube verwendet.

Musik

Binaurales Audio tauchte Ende des 19. Jahrhunderts auf. Damals wurde ein Gerät namens Tetrophone verwendet, mit dem man Konzerte in Theatern und Philharmonien über das Telefon hören konnte. Mikrofone in den Sälen wurden so positioniert, dass sie den Effekt der Präsenz erzeugten. Das Tetrophone war beliebt und bis 1932 erhältlich.

In den 1930er Jahren wurde in den Niederlanden, im Philips-Forschungslabor in Eindhoven, der erste künstliche Kopf mit Mikrofonen entwickelt. Diese Puppe wurde für Experimente zur genauen Übertragung von Klängen verwendet, die vom menschlichen Ohr wahrgenommen werden. 1972 brachte Neumann die erste kommerzielle Puppe KU 80 auf den Markt, in der Hoffnung, dass sie die Tonaufnahme revolutionieren würde. Die Tontechniker blieben jedoch unbeeindruckt und verwendeten weiterhin die ihnen vertrauten Mikrofone.

Das Hauptproblem bestand darin, dass die Verwendung von Dummies die Möglichkeiten der Tonaufnahme und Nachbearbeitung einschränkte. Traditionelle Methoden der Kanalaufnahme ermöglichen es, Mikrofone mit der gewünschten Richtcharakteristik zu verwenden und sie optimal zu platzieren, um die erforderlichen Klänge aufzunehmen und unnötige Klänge auszuschließen. Mannequins sind nur mit omnidirektionalen Kondensatormikrofonen ausgestattet, was die Arbeit mit dem Raum der Instrumente während des Abmischens erschwert. Die Anpassung der Lautstärke, die Entzerrung und Komprimierung einzelner Elemente der Aufnahme wird fast unmöglich, was für Toningenieure ein ernstes Problem darstellt.

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

Binaurales Audio hat in der Musikindustrie aufgrund seiner Fähigkeit, den Klang einer Live-Performance zu vermitteln, die größte Popularität erlangt. Wie schon im späten 19. Jahrhundert eignet sich 3D-Sound auch heute noch am besten zum Hören von Konzerten, da er ein Gefühl der Präsenz vermittelt.

Kino

Die Geschichte des binauralen Klangs in der Filmindustrie ist noch weniger beeindruckend als in der Musik. Filme werden in der Regel in Gesellschaft angesehen, und ruhige Kinos mit Kopfhörern anstelle von Lautsprechern sind eher eine Seltenheit. Zu Hause dominieren ebenfalls Audiosysteme mit mehreren Lautsprechern, wie beispielsweise 5.1 und 7.1. Die Verwendung von Dummies mit Gummiköpfen am Set verursacht ebenfalls Schwierigkeiten. Daher ist binaurales Audio nicht nur schwer aufzunehmen und zu mischen, sondern hat auch nur ein begrenztes Publikum.

In letzter Zeit gab es einige Veränderungen. Sennheiser veröffentlichte einen ungewöhnlichen Independent-Film als Werbematerial für sein Headset, das für binaurale Aufnahmen entwickelt wurde. Obwohl die künstlerischen Qualitäten des Films fragwürdig sind, ist allein schon der Versuch, die Möglichkeiten des Formats zu demonstrieren, bemerkenswert.

Einen ernsthafteren Ansatz für binaurales Audio verfolgten die Macher der Serie „Doctor Who“. In der vierten Folge der zehnten Staffel, „Knock Knock“, wurde zusätzlich zum regulären Soundtrack ein binauraler Soundtrack verwendet. Die Handlung, in der sich außerirdische Insekten in den Wänden eines Hauses verstecken, ermöglichte es den Sounddesignern, den Zuschauer mit Geräuschen wie beängstigenden Klopfgeräuschen, knarrenden Türen und heulendem Wind vollständig zu umgeben. Auch Festivalfilme haben begonnen, mit Surround-Sound zu experimentieren. So wurde beispielsweise der durch Kickstarter finanzierte Horrorfilm „Interior“ mit binauralen Mikrofonen gedreht und gewann mehrere Preise. 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 binaurales Audio häufig in ASMR-Videos verwendet. Ja, das sind dieselben Videos, in denen mit Tüten raschelt oder geflüstert wird. Viele Menschen schauen sie sich an, um sich zu entspannen und das angenehme Gefühl von Gänsehaut auf der Haut zu erleben. Surround-Sound hilft dabei, diese raschelnden Geräusche, Flüstern und Klopfen natürlicher zu vermitteln.

Binaurales Audio kann den Zuhörer in eine andere Umgebung versetzen. Es gibt viele Enthusiasten, die die Geräusche von Großstädten, ungewöhnlichen Orten oder Phänomenen aufnehmen. Auf diese Weise kann man beispielsweise den echten Klang eines Raketenstarts hören, der in normalen Videoübertragungen nur als ausdrucksloses Geräusch dargestellt wird.

Spiele und VR

Obwohl Entwickler oft um die grafischen Fähigkeiten ihrer Spiele konkurrieren, ist es der Ton, der die stärkste Verbindung zum Spieler herstellt. Ton vermittelt Emotionen und Atmosphäre besser, liefert wichtige Informationen über das Geschehen, hilft beim Aufbau von Klanglandschaften, erweitert die Spielwelt, erzeugt Spannung und lässt den Spieler sogar vorstellen, was hinter den Kulissen bleibt. Darüber hinaus werden Spiele oft mit Kopfhörern gespielt, und, was noch wichtiger ist, hier kann künstlich erzeugtes binaurales Audio verwendet werden.

Die größte Schwierigkeit bei der Erzeugung 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 der Software zu simulieren. Alle Tonspuren werden mit herkömmlichen Methoden aufgenommen und abgemischt und anschließend von einem speziellen Algorithmus verarbeitet, der den Klang durch eine virtuelle Ohrmuschel simuliert und dabei Reflexionen vom Kopf und Körper berücksichtigt. Dies erhöht die Belastung des Prozessors, ermöglicht es Ihnen jedoch, alle Vorteile von binauralem Audio ohne dessen Hauptnachteile zu genießen. Im Internet finden Sie viele Spiele, die binaurales Audio verwenden. Es lohnt sich jedoch, diejenigen Spiele hervorzuheben, in denen dieses Format eine Schlüsselrolle im Gameplay spielt. Im Stealth-Action-Spiel Sniper Elite 4 ist es beispielsweise wichtig, die Quelle von Schüssen oder Gesprächen des Gegners genau zu bestimmen, da die Hauptfigur, wie Sie sich vielleicht denken können, ein Scharfschütze ist. Und im Spiel Hellblade gingen die Entwickler sogar noch weiter: Die Hauptfigur leidet unter Halluzinationen und hört Stimmen in ihrem Kopf, und hier wird binaurales Audio nicht nur zu einem Spielelement, sondern auch zu einem wichtigen künstlerischen Element.

Wie binauraler Klang aufgenommen wird

Man braucht kein speziell ausgestattetes Studio, um den gewünschten Effekt bei der binauralen Aufnahme zu erzielen. Das Geheimnis liegt in der richtigen Platzierung der Geräte, damit der Ton so aufgenommen wird, wie ihn ein Mensch hört. In der Regel werden für die Aufnahme zwei Mikrofone verwendet, die in der Mitte des Studios in Höhe eines menschlichen Kopfes installiert werden. Der Abstand zwischen den Mikrofonen entspricht in etwa dem Abstand zwischen den Ohren. Durch diese Anordnung können die Mikrofone Schallwellen auf die gleiche Weise wie das menschliche Gehör erfassen, sodass der Eindruck entsteht, man befinde sich selbst in der Mitte des Studios.

Im Zuge der Entwicklung der binauralen Technologie entdeckten Ingenieure, Tontechniker und Hersteller, dass die besten Ergebnisse mit Dummies mit eingebauten Mikrofonen, den sogenannten „Dummy-Köpfen”, erzielt wurden. Im Laufe der Zeit führte dies zur Entwicklung spezieller Geräte – Dummies mit Gummiköpfen und in die Ohren eingebauten Mikrofonen. Anfangs bestanden solche Systeme nur aus einem Kopf, später fügten einige Hersteller einen Hals und einen Torso hinzu und betonten dies als ein wesentliches Merkmal ihrer Geräte. Diese Innovationen entstanden nicht aus Langeweile, sondern sollen die Arbeit der Tontechniker erleichtern, indem sie den Aufnahmeprozess visueller gestalten. Studiotechniker müssen sich nicht mehr Gedanken darüber machen, wie der Ton die Ohren des Zuhörers erreicht und wie er sich beim Durchlaufen des menschlichen Körpers verändert. Alles, was ein solcher Dummy aufzeichnet, klingt so, als stünde der Tontechniker selbst mitten im Studio.

Trotz ihrer Einfachheit hat diese Technologie jedoch ihre Grenzen. Binaurales Audio erzeugt Klanginhalte, die für den „durchschnittlichen“ Zuhörer konzipiert sind, ohne zu berücksichtigen, dass jeder Mensch einen einzigartigen Körper hat. Menschen unterscheiden sich in Kopfgröße, Schulterbreite, Halslänge und sogar Ohrform. Diese individuellen Unterschiede können die Wahrnehmung von Klang und die Glaubwürdigkeit von binauralem Audio erheblich beeinflussen. Zwei Menschen können denselben Klang völlig unterschiedlich wahrnehmen: Der eine ist vielleicht von dem einzigartigen Klangerlebnis beeindruckt, während der andere die gesamte Technologie für sinnlos hält.

Wie man binaurales Audio hört

Trotz der Existenz verschiedener Methoden zur Aufnahme von binauralem Audio gibt es nur eine Möglichkeit, es wiederzugeben – über Kopfhörer. Es ist die Notwendigkeit von 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 die Position der Schallquelle und ihre Entfernung bestimmen. Da unsere Ohren unabhängig voneinander arbeiten, erreicht der Schall das eine Ohr vor dem anderen, wodurch das Gehirn die Richtung und Stärke des Schalls sowie seine Position genau bestimmen kann.

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

Für Kinos, Konzerthallen und andere Unterhaltungsstätten stellt dies ein ernstes Hindernis dar. Derzeit sind Unternehmen nicht bereit, jeden Saal mit einer ausreichenden Anzahl von Kopfhörern auszustatten. Mehrkanal-Audiosysteme sind billiger, langlebiger, gehen seltener kaputt und es ist unmöglich, sie versehentlich beim Verlassen des Saals zu vergessen.

Warum brauchen wir also solche Audiosysteme?

Trotz der Schwierigkeiten und Unsicherheiten bei der Finanzierung überwiegen die Vorteile von binauralem Audio die Nachteile, was Ingenieure und Entwickler dazu ermutigt, 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 wirklichen Leben. Dank moderner Fortschritte ist die Technologie mittlerweile sehr präzise. Sie können Ihren Kopf drehen, sitzen, stehen, sich bücken – und das binaurale Audio in den 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 seinen Bewegungen. Mit dem kürzlich veröffentlichten Plugin „Waves Abbey Road Studio 3“ können Sie sich beispielsweise virtuell im berühmten Abbey Road Studio wiederfinden, wo sich der Klang je nach Position Ihres Kopfes verändert.

Zweitens ist diese Technologie besonders nützlich für die Aufnahme komplexer Klangräume und Audiosignale. Mit ihrer Hilfe können Sie die Geräusche eines Waldes, des Meeres oder sogar eines Symphonieorchesters auf natürlichste Weise aufnehmen und wiedergeben. Das Rauschen der Bäume und das Rascheln der Blätter wirken dreidimensional, als stünden Sie mitten im Wald, und das Plätschern des Wassers ist so realistisch, dass Sie sich wie an einem warmen Strand oder auf dem Deck eines Schiffes fühlen.

Binaurales Audio ist besonders bei den Erstellern von ASMR-Inhalten (Autonomous Sensory Meridian Response) beliebt geworden, bei denen angenehme Klänge in Videos zur Entspannung eingesetzt werden. YouTube ist mittlerweile voll von solchen Videos, in denen die Autoren Luftpolsterfolie zerreißen, Papier zerknüllen oder sogar Nüsse essen und diese mit Bier hinunterspülen. Binaurales Audio ist aufgrund der realistischen Klangübertragung ideal für solche Videos.

In Zukunft, wenn binaurale Systeme weiter verbreitet und erschwinglicher werden, könnte diese Technologie zum neuen Standard für die Aufnahme von Musik und Ton werden. Obwohl binauraler Klang wahrscheinlich Surround-Systeme wie Dolby in Kinos nicht ersetzen wird, könnte er zu einem gängigen Element im Heimkino werden. Die Zuhörer können sich dann fühlen, als stünden sie mitten im Studio neben ihren Lieblingsmusikern, tauchen in intensive virtuelle Schießereien ein oder reisen beim Anschauen von Filmen in andere Welten. Und das Beste daran ist, dass man dafür nur einen Kopfhörer, seine eigenen Ohren und eine Stereoanlage benötigt.