Loudness beim Mastering – Teil 1(119 Mal gelesen)

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Dynamik

Dynamikbereich

In einem Musikstück oder in der gesprochenen Sprache ist dies der Lautstärkunterschied zwischen den leiser und den lauter gesprochenen Phrasen.

Im Bereich der akustischen Musik (ohne Verstärkung) weist die Musik, die von einem großen “romantischen” Sinfonieorchester aufgeführt wird, den größten Dynamikumfang auf, der bis zu 60 dB betragen kann.

Bei dieser Art von Musik kann die Lautstärke im Auditorium akustische Spitzenwerte von rund 100 dB erreichen (die intensivsten Akzente des gesamten Orchesters, die auch als “Hits” bezeichnet werden).

Selbst die leisesten Musikpassagen, die die Mindestschwelle von etwa 40 dB erreichen könnten, lassen sich unterscheiden, sofern die Lautstärke der Umgebungsgeräusche deutlich unter diesem Wert liegt (im Theater herrscht ausreichende Stille).

Um sicherzustellen, dass auch ein Großteil des Obertonanteils bei Passagen mit sehr geringer Lautstärke nicht verloren geht, muss daher ein möglichst großer “Sicherheitsabstand” zwischen dem Pegel dieser Passagen und der Schwelle des Hintergrundrauschens eingehalten werden.

Ein Beispiel: 

• 35 dB Umgebungsgeräusche in einem mäßig gefüllten Konzertsaal
• +    5 dB Spielraum 
• +  60 dB an den lautesten Stellen der Musik 
• = 100 dB maximale Lautstärke bei “fortissimo”-Spitzen”

In der Praxis besteht jedoch die Notwendigkeit, aufgezeichnete Musik auch bei deutlich geringerer Lautstärke hören zu können, um einen angenehmen Hörgenuss auch in Situationen zu gewährleisten, in denen es nicht möglich wäre, den Hintergrundlärm um 60 dB zu übertönen, wie zum Beispiel: beim Hören mit entspannender Lautstärke, nachts, an lauten Orten, im Auto bei laufendem Motor, über kleine Lautsprecher oder als Hintergrundmusik.

Unter diesen Umständen wird das Hörerlebnis angenehmer, wenn man den natürlichen Dynamikbereich der Musik oder der Sprache deutlich reduziert (beispielsweise um die Hälfte oder sogar noch stärker), damit auch die feinsten musikalischen Passagen unter den genannten Umständen ausreichend hörbar sind.

Beachten Sie daher Folgendes: Je niedriger die Wiedergabelautstärke ist, desto höher ist die Lautstärke des Hintergrundrauschens, und folglich sollte der Dynamikbereich kleiner sein, um sicherzustellen, dass jede musikalische Passage gut wahrnehmbar ist, ohne dass beim Hören etwas verloren geht.

Umgekehrt führt die Verringerung des Dynamikbereichs dazu, dass die dynamische Ausdruckskraft zunehmend abgeflacht wird, wobei das “pianissimo” verstärkt und die „fortissimo“-Akzente abgeschwächt werden, was zu einem zwar zugänglichen, aber langweiligen Hörerlebnis führt.

Gemessene durchschnittliche dynamische Intensität

Die durchschnittliche dynamische Intensität, ausgedrückt in RMS, ist der Durchschnittswert der Summe der Spitzenwerte die auf der Zeitachse eines Musikstücks (oder eines Ausschnitts davon) erfasst wurden.

Wahrgenommene durchschnittliche dynamische Intensität

Ausgedrückt in LUFS, Das’wahrgenommene durchschnittliche dynamische Intensität auch einfach genannt Lautstärke oder noch besser Integrierte Lautstärke, entspricht im Großen und Ganzen der gemessene durchschnittliche dynamische Intensität die oben genannten, führt aber auch neue Berechnungselemente ein, darunter:

• eine Messung, die auf menschlichen Wahrnehmungskriterien basiert und nicht nur auf elektroakustischen Kriterien, die sich je nach Frequenz und Geschwindigkeit des dynamischen Kontrasts unterscheiden
• eine angemessene Verringerung der Empfindlichkeit während der Spielpausen und in musikalischen Passagen mit geringer Intensität unterhalb einer bestimmten Schwelle

Wie wir sehen werden, ist die’wahrgenommene durchschnittliche dynamische Intensität ist das neueste und nützlichste Bewertungskriterium für das Lautstärke eines Musikstücks, was insbesondere im Bereich der Mastering.

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Links ist der akustische Dynamikbereich des Orchesters dargestellt, der sich nur dann voll entfalten kann, wenn der Umgebungslärm 35 dB nicht überschreitet. Rechts ein Vergleich mit dem nutzbaren Dynamikbereich eines digitalen 24-Bit-Aufnahmesystems von 144 dB, dessen “Schwachstellen” in Bezug auf die Dynamik die analogen Komponenten und die Wandler sind. Durch den Einsatz von Geräten höchster Qualität und die sorgfältige Steuerung der Pegel lässt sich dennoch ein nutzbarer Dynamikbereich gewährleisten, der dem eines großen Sinfonieorchesters entspricht (maximal 60 dB), selbst wenn bei der Aufnahme die Spitzenpegel auf sehr niedrigen Werten (bis zu -30 dB) gehalten werden. Folglich ist die weit verbreitete Praxis, mit Spitzenwerten von -12 dB (oder sogar -18 dB) aufzunehmen,  wird die “extreme” Dynamik dieses Orchesterbesatzes voll und ganz zur Geltung bringen.

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Das Zuhören

Bevor wir fortfahren, möchten wir im Folgenden einige analytische Beispiele für die heute typischsten Hörsituationen anführen:

• Akustik- oder verstärkte Konzerte im Theater, mit kontrollierter Akustik und Stille im Saal – Dynamikbereich bis zu 60 dB (Ausgangsleistung von 40 bis 100 dB)
• Verstärkte Konzerte mit lautem Publikum – Dynamikbereich von ca. 25 dB (Ausgangsleistung von 85 bis 110 dB)
• Audiovisuelle Vorführungen – Dynamikbereich von etwa 20 dB (variable Lautstärken je nach Veranstaltungsort – Beispiele: 35 bis 60 dB in sehr ruhigen Sälen, wie in einem Museum – von 75 bis 95 dB in mittelruhigen Räumen, in denen eine gewisse klangliche Wirkung erforderlich ist, wie im Kino – von 90 bis 110 dB in lauten Räumen, wie beispielsweise bei der öffentlichen Übertragung eines Fußballspiels auf einem Straßenfest
• Popmusik, die zu Hause mit Freunden gehört wird – Dynamikbereich von 15 dB – (Lautstärke von 75 bis 90 dB)
• Nicht-sinfonische klassische Musik, die man zu Hause alleine hört – Dynamikbereich von 30 dB – (Lautstärke von 50 bis 80 dB)
• Musik in einer Disco-Bar (hohe Lautstärke) – Dynamikbereich 10 dB – (Ausgangsleistung von 90 bis 100 dB)
• Musik zum Tanzen in einer modernen Diskothek – Dynamikbereich 10 dB – (Lautstärke von 100 bis 110 dB, sehr anstrengend für das Gehör)
• Hintergrundmusik – kein brauchbarer Dynamikbereich, außer in kurzen Momenten –, da die Verständlichkeit der Musik größtenteils durch Umgebungsgeräusche unterschiedlicher Lautstärke beeinträchtigt wird

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Vergleichende Darstellung der Hörpegel und der Umgebungsgeräusche; letztere müssen überlagert werden, um eine ausreichend große Dynamik für den uneingeschränkten Genuss des Toninhalts zu gewährleisten. Es ist zu beachten, dass für eine bessere Klarheit der “feineren” Klangpassagen ein Spielraum von mindestens 5 dB empfehlenswert ist. Im Gegensatz dazu ist die übermäßige Lautstärkeregelung in Diskotheken und Disco-Bars zu bemerken, wo die Spielräume für Toninhalte mit stark komprimierter Dynamik zu groß sind: eine unnötige Belastung für das Trommelfell bei sehr hoher Lautstärke. Bedenken Sie schließlich die weitgehende “Unhörbarkeit” des Klangs im Bereich der Hintergrundmusik, deren Ausdrucksspektrum oft vollständig im Umgebungsrauschen untergeht.

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Wie man sieht, muss die Dynamik umso stärker komprimiert werden, je höher der Umgebungsgeräuschpegel ist, um die Wiedergabe des gesamten musikalischen Spektrums zu gewährleisten.

Bei der Hintergrundmusik wird es nicht möglich sein, den musikalischen Inhalt klar, durchgehend und korrekt zu verstehen (außer in kurzen Momenten).

Anmerkung:.

Es gibt auch Fälle (Musik in Diskotheken, zum Beispiel), in denen man aus fest verankerter Gewohnheit darauf besteht, stark komprimierte Musik auf einem sehr hohen Pegel abzuspielen, wodurch sehr große Abstände (sogar von 15–20 dB) zur vom Publikum bestimmten Hintergrundgeräuschschwelle entstehen (so laut dieses auch sein mag), was es uns ermöglichen würde, den Pegel um mindestens 10–15 dB zu senken – eine große Erleichterung für die Gesundheit der Ohren.

Natürliche Dynamik

Wir haben gesagt, dass sich eine musikalische Darbietung innerhalb eines dynamisch-expressiver Bereich der sich von einem minimalen Schallpegel bis hin zum maximalen Spitzenwert erstreckt, der in den “fortissimo”-Momenten erreicht wird.

Der in Dezibel (dB) ausgedrückte Lautstärkunterschied zwischen den beiden oben genannten Extremwerten wird als “dynamischer Umfang” des Musikstücks oder auch einfach als “Dynamik” bezeichnet.

Während der Tonaufnahme wird die Wiedergabe als “Spur” (magnetisch oder digital) auf einem Träger aufgezeichnet.

Aus praktischen Gründen und im Bestreben nach Optimierung sowie nach einem Standard wird stets versucht, den höchsten Wert einer Ausführung mit dem Punkt maximale dynamische, verzerrungsfreie Dämpfung die vom Medium selbst (in unserem Fall der Audiodatei) vorgegeben ist, wobei darauf geachtet wird, diese Grenze nicht zu überschreiten, um die Verzerrung der ursprünglichen Schallwelle (Das ist genau so, als würde man einen Eimer bis zum Rand füllen, ohne dass auch nur ein Tropfen daneben geht.).

In digitalen Systemen gilt der Clipping-Punkt, der einem Pegel von 0 dB auf der digitalen Skala entspricht (was dem Aufleuchten der obersten roten LED entspricht), als “Grenzwert”.

Dieser Grenzwert darf nicht überschritten werden, und es wäre besser, wenn er gar nicht erst erreicht würde, wobei eine angemessene Toleranzspanne einzuhalten ist, die je nach Fall zwischen 0,2 dB und 2 dB liegen sollte; im Streaming wird sie in der Regel auf 1 dB festgelegt, während sie beim Mastering für die CD-Produktion meist auf 0,3 dB eingestellt wird

Wie wir noch sehen werden, ermöglicht eine genaue Messung des True Peak die Wahl der am besten geeigneten Toleranzspanne.

Wie wir bereits gesehen haben, verwenden einige akustische Darbietungen einen dynamischer Raum sogar über 60 dB, was als etwa 90 dB Wenn man die Momente absoluter Stille mit einbezieht, die ebenfalls Teil des Ausdruckspotenzials des Stücks sind (im Grunde geht es darum, den gesamten Dynamikbereich auszuschöpfen, den ein professioneller Analogrekorder höchster Qualität oder ein digitales 16-Bit-System bietet, das den wichtigsten Standard für die Endbearbeitung darstellt  (kommerzielle Nutzung von Musikdateien).

Dies lässt sich beispielsweise in einigen Stücken eines großen Sinfonieorchesters beobachten: vom Flötensolo im Pianissimo-Register bis hin zu den Fortissimo-Akzenten des gesamten Orchesters, über die Pausen und die fast vollständige Stille während der Ausführung.

Um ein Hörerlebnis zu gewährleisten, bei dem die gesamte Dynamik erfasst wird, sollte die Lautstärke so eingestellt werden, dass sie bei den höchsten Spitzenwerten das Umgebungsrauschen um mindestens 60 dB übersteigt, damit die Pianissimo-Passagen zumindest geringfügig über dem Umgebungsgeräuschpegel wahrgenommen werden können.

Es liegt auf der Hand, dass dies nur in sehr ruhigen Umgebungen möglich ist, wie beispielsweise in einem Theater während eines Konzerts, wo die Hintergrundgeräusche 35 dB nicht überschreiten, was eine gute Hörbarkeit auch bei Pianissimo-Passagen (mit einem Schalldruck von 40 dB) bis hin zu den Fortissimo-Passagen (100 dB)

Ein Konzert mit einem derart breiten Dynamikbereich lässt sich daher in Umgebungen mit hohem Umgebungslärmpegel (wie beispielsweise beim “Bierfest”) nicht in vollem Umfang genießen; in solchen Umgebungen müsste man, um den gesamten Dynamikbereich wahrnehmen zu können, die Fortissimo-Stufe weit über die Schwelle hinaus erhöhen, bei der das Trommelfell reißt.

Dynamik bei der Aufnahme

Daraus ergibt sich daher in den meisten Hörsituationen – sowohl bei verstärkten Live-Aufführungen als auch bei der Wiedergabe von Musikaufnahmen – die praktische Notwendigkeit, den Dynamikbereich verringern der Tonwiedergabe auf geeignete Werte, die unter den verschiedenen Hörbedingungen einen ausreichend korrekten Musikgenuss ermöglichen. 

Bei einer ausreichend “hohen” Komprimierungsstufe ist es möglich, die Musik auch bei Lautstärken, die nur geringfügig über dem Umgebungsgeräuschpegel liegen, detailreich zu hören, was nützlich ist für:

• die Nachbarn nicht zu stören
• die Ohren beim Hören in lauten Umgebungen nicht durch die höchsten Spitzenpegel zu überlasten oder zu schädigen

Es liegt auf der Hand, dass bestimmte Musikgenres aufgrund ihrer “Klangkultur” durch starke Komprimierung stark beeinträchtigt werden (zum Beispiel klassische Musik und andere Genres, die als “puristisch” bezeichnet werden können); andere hingegen könnten bis zu einem gewissen Grad sogar davon profitieren (zum Beispiel Rock-, Pop- und Dance-Musik).

Anmerkung:.

Eine übermäßige Kompression ist hingegen selbst für die “härtesten” Musikgenres (wie Dance-Musik) nicht vorteilhaft, da sie dazu neigt:

• das Nutzsignal mehr oder weniger stark in etwas umzuwandeln, das weißem Rauschen ähnelt, je nach Stärke der angewandten Kompression; dieses Phänomen ist bei den hohen Frequenzen stärker wahrnehmbar (die dazu neigen, “metallisch” zu klingen);
• dem Klang immer deutlicher wahrnehmbare Frequenzintermodulationen beizumischen, die die natürlichen Obertöne des Klangs stören und zusätzliche harmonische Schwebungen erzeugen, welche den Klang verfälschen und die Wahrnehmung des harmonisch-musikalischen Gesamtklangs beeinträchtigen.

Um zu verhindern, dass das Hintergrundgeräusche sowie anderer Störungen, die mit den Aufnahmemedien (zum Beispiel der Rauschen (der analogen Tonbänder) wurde versucht:

• den Spitzenwert der Aufnahme auf einem möglichst hohen Niveau zu halten, jedoch unterhalb des Verzerrungspunkt
• von komprimieren es “dynamischer Nutzraum” in einem relativ engen Bereich, der einen für die verschiedenen Anwendungszwecke geeigneten Dynamikbereich wiedergibt, der jedoch breit genug ist, um die dynamische Ausdruckskraft der Musik angemessen wiederzugeben

In den folgenden Jahren, insbesondere im Popbereich, hat die Musikindustrie den Dynamikbereich schrittweise verringert und die Kompression immer weiter verstärkt, um die Lautstärke der leisesten Stellen der musikalischen Darbietung zu erhöhen, bis der genutzte Dynamikbereich auf wenige dB reduziert war.

Wie wir sehen werden, hat sich dieses Phänomen mit dem Aufkommen digitaler Medien erheblich beschleunigt.

Im Laufe von etwa 20 Jahren (von den 90er Jahren bis in die 2010er Jahre) hat sich die Notwendigkeit, Musik zu komprimieren, um einen bequemeren Genuss zu gewährleisten, allmählich zu einem ungebremsten Wettlauf um Wahrnehmbare Lautstärke.

Das von den Produzenten geförderte Ziel bestand darin, die klangliche Wirkung konkurrierender Musikproduktionen “mit Lautstärke” zu übertrumpfen, was eine regelrechte Krieg um die Lautstärke, die eben definiert wurde “Loudness War”.

Fortsetzung im 2. Teil: https://alessandrofois.com/staging-a2/loudness-nel-mastering-parte-2/

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Weitere Informationen zum digitalen Audio-Mastering