In meiner Diplomarbeit möchte ich die Funktionsweise des Faltungshalls mit allen seinen Zwischenstationen beschreiben und mich kritisch mit dieser Technologie auseinander setzen. Wie wir alle wissen, erfährt der Faltungshall momentan einen enormen „Boom“, da die benötigte Rechenkraft mit neuen Prozessor – Technologien nun gegeben ist und der Falltungshall quasi Einzug in die „Wohnzimmer“ erhält. Jedoch benutzen viele Hersteller von Faltungshall – Effekten manipulierte und unterschiedliche mathematische Verfahren zur Hallerzeugung und zur Optimierung der Rechenleistung, wodurch der Kunde geblendet wird. Da sich die oft sehr komplexen Verfahren kaum nachvollziehen lassen, weiß der Kunde also nicht, was letztendlich in seinem so genannten Faltungshall eigentlich „drin steckt“ und ist durch Firmen- und Betriebsgeheimnisse kaum in der Lage Nachforschungen anzustellen. Die Produkttests dieser Geräte basieren außerdem auf subjektiven Höreindrücken, wodurch sich hierbei auch keinerlei Aussagen über die Authentizität der Effekte treffen lassen. Einige der bekannten Verfahren werde ich in dieser Arbeit nennen, werde diese jedoch nicht auf spezifische PlugIns anwenden.
Als Basis zur Erklärung des eigentlichen Schwerpunktes dieser Arbeit, dem Faltungsprozess, werde ich die Vorgehensweisen zur Erfassung von Impulsantworten von Räumen beschreiben. Dabei spielen basistechnische, raumakustische Fragen sowie die Methoden zur Anregung der Räume und Mikrofonierungs – Verfahren zur Aufzeichnung der Impulsantworten eine Rolle. Ebenso werde ich Kriterien für die Wahl solcher Methoden anführen.
Im Hauptteil werde ich das Prinzip der mathematischen Faltung sowie der Fourier – Transformation, welche als Grundlagen für die Erzeugung des Faltungshalls dienen, erklären. Zum Abschluss werde ich den Faltungshall mit herkömmlicher Hallerzeugung auf der Basis von Algorithmen vergleichen und Vor- und Nachteile der beiden Verfahren herausstellen. Hierbei werde ich meine eigene Meinung einfließen lassen und ein Resümee ziehen.
Inhaltsverzeichnis
1. Einführung
1.1 Vorwort
1.2 Geschichte
1.3 Voraussetzungen und Technisches Prinzip
1.4 Die Systemtheorie
1.5 Chancen und Anwendungsbeispiele
2. Room- Sampling
2.1 Raumakustische Basis und Halldefinition
2.2 Die Schallquelle und Impuls – Signale
2.2.1 Das Sinus – Sweep – Verfahren
2.2.2 Dirac, weißes Rauschen und Pistolenschuss
2.3 Die Mikrofonierung
2.3.1 ORTF
2.3.2 Binauraler Kunstkopf
2.3.3 Ambisonic
2.4 Weiterverarbeitung und Anwendung der Impulsantworten
3. Auralisation
3.1 Die Bedeutung der Auralisation
3.2 Das Prinzip der Faltung
3.2.1 Spektrum Multiplikation
3.3 Extraktion akustischer Parameter und Deconvolving der Impulsantworten
3.4 Der Player
3.5 Optimierungsverfahren zur Verminderung der Berechnungsintensität
4. Abschließende Betrachtungen
4.1 Vergleiche zwischen Faltungshall und Algorithmus- Hall
4.2 Eigene Meinung
Zielsetzung & Themen
Die Arbeit untersucht die Funktionsweise und technologischen Grundlagen des Faltungshalls, analysiert kritisch die Methoden zur Erfassung von Impulsantworten sowie deren Anwendung und vergleicht diese Technologie mit der herkömmlichen, algorithmischen Hallerzeugung.
- Grundlagen der Faltungstheorie und Systemtheorie
- Verfahren zur Gewinnung und Optimierung von Impulsantworten
- Vergleich zwischen Faltungshall und algorithmischem Hall
- Kritische Reflexion der Einsatzmöglichkeiten und Grenzen
- Analysen zu Mikrofonierungstechniken und Auralisation
Auszug aus dem Buch
1.2 Geschichte
Die Entwicklung des Faltungshalls geht bis zum Anfang der 90er Jahre zurück.
Eine der zündenden Ideen entstand aus dem Wunsch heraus, die damals noch sehr teuren algorithmischen Hallgeräte kostengünstiger zu gestalten und einer größeren Personengruppe nahe zu bringen. Die sich damals auf dem Höhepunkt befindende Sampling – Technologie ermöglichte die ersten Versuche das legendäre Lexicon – Hallgerät zu „samplen“ und diese Samples per MIDI – Befehlen an vorhandene Audiosignale „ran zu hängen“, um diese dadurch letztendlich zu verhallen. Eines der ersten Probleme war dabei die Tatsache, dass die aufgenommenen Samples der Hallräume des Lexicons, so genannte Impulsantworten, mit einem Impuls erzeugt wurden und niemals identisch mit den Signalen waren, die man verhallen wollte. Man stelle sich hier eine Hihat mit dem Hallanteil eines breitbandigen Impulses vor, der sich über die gesamten Frequenzen des menschlichen Hörbereiches erstreckt, was einen äußert unnatürlichen Klangeindruck zur Folge hätte. Die entstandene Bibliothek an erstklassigen Hallräumen aus dem Lexicon war daher in der Praxis nahezu untauglich.
Der Hersteller Sony® wurde als erstes auf dieses Problem aufmerksam und arbeitete bereits an einem Lösungskonzept. Mit seinem Hardware – Effektgerät, dem „DRE-S777“, welches von Sony® Ende der 90er Jahre für über 10.000 USD auf den Markt gebracht wurde, war das Fundament für die weitere Entwicklung des Faltungshalls geboren.
Zusammenfassung der Kapitel
1. Einführung: Beschreibt die Motivation der Arbeit, die historische Entwicklung des Faltungshalls sowie die grundlegenden technischen Voraussetzungen und die systemtheoretische Basis.
2. Room- Sampling: Behandelt die raumakustischen Grundlagen, verschiedene Methoden der Impulsanregung sowie detaillierte Mikrofonierungsverfahren für die Erfassung von Raumantworten.
3. Auralisation: Erläutert das Prinzip der Faltung, die Spektrum-Multiplikation als Optimierungsansatz, die Extraktion akustischer Parameter sowie die Funktion und Implementierung des Players.
4. Abschließende Betrachtungen: Gegenüberstellung von Faltungshall und algorithmischem Hall unter Berücksichtigung von Flexibilität, Qualität und Rechenaufwand, abgerundet durch ein persönliches Fazit des Autors.
Schlüsselwörter
Faltungshall, Impulsantwort, Raumakustik, Systemtheorie, Auralisation, DSP, Signalverarbeitung, Mikrofonierung, Fourier-Transformation, Deconvolving, Algorithmischer Hall, Sinus-Sweep, Binaurale Aufnahme, Latenz, Schallfeld.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in der Arbeit grundlegend?
Die Arbeit analysiert die Funktionsweise des Faltungshalls, seine mathematischen Grundlagen und die praktischen Anforderungen an eine authentische Raumerfassung.
Welches sind die zentralen Themenfelder?
Im Fokus stehen die Erzeugung und Verarbeitung von Impulsantworten, Mikrofonierungstechniken sowie der Vergleich moderner Faltungstechnologie mit klassischen algorithmischen Hallverfahren.
Was ist das primäre Ziel der Arbeit?
Das Ziel ist eine kritische Untersuchung der Technologie, um aufzuzeigen, wie realistischer Hall erzeugt werden kann und wo die Grenzen der derzeitigen Implementierungen liegen.
Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?
Der Autor stützt sich auf systemtheoretische Ansätze, akustische Messprinzipien und den Vergleich verschiedener mathematischer Verfahren wie der diskreten Faltung und der schnellen Fourier-Transformation (FFT).
Was wird im Hauptteil behandelt?
Der Hauptteil befasst sich mit der mathematischen Faltung, der Spektrum-Multiplikation, der Deconvolution von Impulsantworten sowie den Hard- und Software-Lösungen für Player-Systeme.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Begriffe wie Faltungshall, Impulsantwort, Systemtheorie, Auralisation und DSP beschreiben den Kern der technologischen Ausführungen.
Warum ist das Deconvolving für den Faltungsprozess entscheidend?
Es dient dazu, das Eingangssignal von der Systemantwort zu trennen, um die reine Impulsantwort des Raumes zu isolieren, was die Voraussetzung für eine korrekte Faltung darstellt.
Welche Vor- und Nachteile hat der Faltungshall gegenüber algorithmischem Hall?
Der Faltungshall bietet eine unübertroffene Natürlichkeit bei der Abbildung realer Räume, ist jedoch unflexibler in der Editierbarkeit und rechenintensiver als algorithmische Ansätze.
- Quote paper
- SAE Diplom Audio Engineer David Dwier (Author), 2005, Die Wahrheit über Faltungshall, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/77505
