MediaMonday: 3D-Sound am Mediencampus

Am 1. Juni 2015 hielt René Rodigast vom Fraunhofer Institut Ilmenau einen Vortrag mit dem Titel „Spatial Sound, Wave Technologie und Tools für 3D-Sound“ in der MediaMonday-Reihe des Mediencampus. Diesmal konzentrierte sich der Vortrag auf den 3D-Sound und die dafür neu entwickelten Technologien. Der Referent beschäftigt sich in seinem alltäglichen Arbeitsumfeld mit Fragen wie: Was lässt sich mit 3D-Sound machen? Wie wirkt 3D-Sound? Das vom Fraunhofer Institut entwickelte Konzept solle es zukünftig auch für die Sound & Music Production – Studierenden am Mediencampus geben.

Was kann man eigentlich mit 3D-Sound machen?

„Wir bauen die Natur nach!“

Die Motivation, Systemlösungen für 3D-Sound zu entwickeln, liege darin, dass der Mensch die Fähigkeit besitze, akustische Signale in einem Umkreis von 360 Grad wahrnehmen zu können. Geräusche, die ein Mensch von vorne wahrnimmt, unterscheiden sich in der Wahrnehmung von Hintergrundgeräuschen, so Rodigast. Das menschliche Hörverhalten sei bezüglich Hintergrundklängen eingeschränkt. Diese überall im Raum vorhandenen Signale sollen 3D-immersiv abgebildet werden, das heißt, dass das Eintauchen in ein Medium möglichst realistisch ist. René Rodigast meinte hierzu: “Wir bauen die Natur nach!” Um eine künstliche Raumumgebung wirklich naturgetreu nachzukonstruieren sei es wichtig, besonders die Reflexionen des Tons im Raum, die Perspektive des Hörers zum Ton und die dynamische Bewegung zu beachten. Nur so könne ein realistisches Abbild geschaffen werden.

Es werde immer für ein spezifisches Set-Up produziert. Sprich, jeder Raum habe eine andere Lautsprecheranordnung und genau für jede dieser vorgegebenen Lautsprecherpositionen werde der Sound konzipiert. So solle das bestmögliche Sound-Erlebnis geschaffen werden. In den neueren 3D-Formaten gebe es immer mehr Soundquellen, die mit verschiedenen Geräuschen bespielt werden können. So klinge die produzierte Geräuschkulisse an allen Positionen im Raum noch realistischer. Damit dies gelinge, werde jedes einzelne Soundobjekt, beispielsweise ein Instrument oder ein Geräusch, für die verschiedenen Lautsprecher mathematisch berechnet. Arbeite man weiter mit dem erzeugten Schallobjekt und ändere dessen Position im Raum, so können andere Klangerlebnisse erzeugt werden.

Um die Bewegungsrichtung von Schallwellen visuell zu demonstrieren, stellte Rodigast die Perspektive des Hörers zur Klangquelle immer wieder durch verschiedene Bälle dar. Er legte die Bälle immer wieder an verschiedene Positionen im Raum und warf diese auf den Boden, damit ein Geräusch entstand. So wurde deutlich, dass jeder Zuhörer im Campus-Kino einen anderen Winkel zum Ball hat und somit auch die auditiveaudiovisuelle Wahrnehmung der Personen unterschiedlich ausfällt.

In Bezug auf den 3D-Sound stelle sich wieder die Frage:  Was mache ich mit den Inhalten, die ich bisher habe? Besonders beachtet werden müsse eine kompatible Wiedergabe, die auf die Gesamtheit aller Lautsprecher konzipiert und skaliert wird. Für die kommerzielle Nutzung sei die so genannte Wellenfeldsynthese (Lesen Sie dazu: ScienceWednesday vom 29. April 2015) nicht so gut geeignet, da die hohe Anzahl von Lautsprechern sehr teuer sei. So sei es effektiver, weniger Lautsprecher in größeren Abständen punktuell einzusetzen, wobei der Ton trotzdem stabil bleibe. Dieses vom Fraunhofer Institut entwickelte Sound-System nennt sich “Spatial Sound System”. Die Besonderheit dabei: Man höre den Ton immer an der richtigen Stelle.

Der Konzipierungsprozess der Audio-Objekte geschehe immer in Echtzeit. So würden Position, Zeit und auch Metadaten der einzelnen Töne übermittelt und auf die verschiedenen Lautsprecher abgebildet werden. Durch mathematische Formeln werde alles einzeln für die bestimmten Aufstellungsorte der Lautsprecher berechnet. Auch sich bewegende Sound-Objekte können eingebunden werden. Dies geschehe über den Zeitcode, der sich in den eingelesenen Metadaten befinde. Je mehr Lautsprecher für die Wiedergabe verwendet würden, umso räumlicher klinge der Ton.

Wofür braucht man solche Sound-Systeme?

Besonders beliebt seien diese in 3D-Kuppelsystemen, erklärte Rodigast. Die Planetarien in Jena, Hamburg und Bochum hätten jeweils ein solches 3D-Soundsystem installiert, um den Besuchern die Geräusche noch realistischer darzustellen. Aber auch bei Events wie der “Carmina Burana Welzheim” oder den “Begrenzer Festspielen” werde dies angewendet. So werde nun auch in der Oper Zürich dieses System eingebaut. Ein besonders wichtiger Markt in der Zukunft sei die Virtual Reality (VR)-Branche. VR-Brillen sind Brillen mit integrierten Bildschirmen, mit denen sich eine Person in einer virtuellen Welt mit Hilfe von Bewegungssensoren umschauen kann. In Verbindung mit 3D-Sound könne so ein hoher Grad an Immersion erreicht werden.

Aktuelle Produktionen des Fraunhofer Instituts seien die 3D-Hörspiele von „Tabaluga“ und „Die Drei Fragezeichen“, die in Planetarien aufgeführt werden. „Schließt man die Augen, fühlt man sich wie im Film“, so Rodigast. Das liege daran, dass bei der Produktion die Perspektiven berücksichtigt würden und der Hörer so in die Szenen eintauchen könne.

Die Branche des 3D-Sounds, beziehungsweise des immersiven Sounds, werde sich in naher Zukunft noch weiterentwickeln und weitere Anwendungsbereiche hervorbringen.