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1 bearbeitet von Lego (Original: 2006-08-01 13:58)

Thema: Grundlagen: Loudness-Race oder Loudness-War

Nachfolgender Artikel ist als Ergänzung/Nachtrag zu AudioHQ -> Online-Datenbank für Replaygain gedacht und wird hiermit dank der Kopier-Genehmigung des Autors erstmal nur zur Diskussion gestellt werden. Der Schwerpunkt des Artikels liegt aber auf der Erläuterung von Begriffen und der Eigenheiten von Musik-Produktionen auf Datenträgern. Ergebnisse einer evtl. entstehenden und auch erwünschten Diskussion werden hier auf AudioHQ eingearbeitet, aber auch gesammelt an den Autor und das Herkunftsforum zurückgemeldet. Passagen des Textes die sich auf das Herkunftsforum (siehe Quelle) beziehen habe ich der Form halber in oranger Textfarbe hervorgehoben, ansonsten habe ich den Artikel nur zum Zwecke der Formatierung ergänzt, an denen Stellen wo es der Text wegen der unterschiedlichen BB-Sprache der Forensoftware erforderte.

Hier nun der zur Verfügung gestellte Text

Auch hier im Forum fällt gelegentlich der Begriff "loudness race" bzw. "loudness war", so daß es sich vielleicht lohnt die damit zusammenhängenden Hintergründe zu erklären. Auf deutsch scheint der Begriff übrigens kaum einmal aufzutauchen, darum bleibe ich beim englischen Original.

Es geht um ein Phänomen, das man in verstärktem Maß seit den neunziger Jahren beobachten kann: Viele CDs werden so laut produziert wie's irgend geht. Dabei bleibt oft genug die Klangqualität auf der Strecke und es kommt zu mehr oder weniger subtilen Problemen beim Abspielen der CD.

Der Grund für diese Marotte liegt darin, daß man glaubt, laute CDs verkauften sich besser. Ich kenne zwar keine Untersuchung, die diesen Glauben unterstützen würde, aber er hat sich nichtsdestotrotz unter den Verantwortlichen bei den Labels und dem Marketing festgesetzt. Folglich verlangt man von den Mastering-Spezialisten oftmals ein möglicht lautes Ergebnis.

Das Problem ist allerdings, daß man CDs nur lauter machen kann wenn man an anderer Stelle Kompromisse macht, nämlich an der Dynamik und dem Headroom, und das wirkt sich in aller Regel schlecht auf den Klang aus. Das ist etwas paradox, denn eine lautere CD klingt auf den ersten Blick besser, und das ist ja auch genau der Grund weswegen man sie laut macht. Man hat dann das Gefühl die Musik hätte mehr Punch, würde fetter klingen. Aber das könnte der Hörer natürlich auch mit einem Griff zum Lautstärkeknopf selber erreichen.

Auf den zweiten und dritten Blick nervt das aber, weil es irgendwie auch flacher und breiiger klingt. Um die Effekte etwas genauer zu erklären muß man etwas in die Technik einsteigen.

Dynamikkompression und Lautheit

Eine CD hat wie jedes andere Aufzeichnungsmedium auch eine Aussteuerungsgrenze. Letztlich wird dadurch auch die maximale Lautstärke festgelegt, die man darauf aufzeichnen kann. Der Toningenieur achtet bei der Aufzeichnung darauf, daß diese Grenze nicht überschritten wird, weil sich sonst Verzerrungen ergeben (Clipping). Dafür gibt's Instrumente, die sog. Aussteuerungsanzeigen.

Bei digitaler Aufzeichnung ist die Grenze sehr hart. Unterhalb dieser Grenze gibt's praktisch keine Verzerrungen, darüber werden die Verzerrungen sehr schnell sehr unangenehm. Analoge Aufzeichnungsmedien haben da einen allmählicheren Übergang, was für etliche Toningenieure ein Grund ist, weiterhin analoge Aufzeichnung zu verwenden.

Da das Clipping im digitalen Bereich so schlecht klingt ist es umso wichtiger daß man es vermeidet. Die Grundidee ist daß man sich dafür einen relativ großzügigen Headroom reserviert. Der Headroom ist der Abstand zwischen der normalen Aussteuerung und der Grenze, ab der Clipping auftritt. Da Musik oft impulsartig ist, gibt es immer wieder Stellen wo die momentane Lautstärke viel größer als der Durchschnitt ist. Der Headroom legt also einen Spielraum für solche Impulse fest. Hat man viel Headroom, so sind starke Impulse möglich, und die Musik klingt dynamisch und "impulsiv". Hat man wenig Headroom reserviert, dann hat man für solche Dynamik wenig Spielraum und der Musik fehlt es an Spritzigkeit.

Bei der CD hat man zu Zeiten ihrer Markteinführung an einen Headroom von um die 12dB gedacht, und die Kenndaten der CD-Spieler entsprechend eingerichtet. Das bedeutet daß der Pegel eines durchschnittlichen Musiksignals mit voller Lautstärke so um die -12dBFS schwanken sollte. Ein solches Signal würde dann über den Verstärker in etwa gleich laut wiedergegeben wie das gleiche Musikstück wenn es über einen UKW-Tuner empfangen wird, oder von einer gut ausgesteuerten Cassette abgespielt wird.

12dB Headroom ist eine ganze Menge, und das war bewußt so gemacht. Bei UKW hatte man nur so um die 9dB Headroom, aber man wollte ja besser als UKW sein, und man wußte ja auch daß Clipping bei CDs sich schlechter anhört als bei analogen Medien, wo die Grenze nicht so hart ist. CDs aus der Anfangszeit der CD, also die 80er-Jahre, sind meist nach diesem Prinzip ausgesteuert, und viele davon klingen trotz der damals weniger ausgefeilten Digitaltechnik sehr gut.

Aber dann kam das "loudness race", also das Ziel die CD lauter zu machen als die CDs der Konkurrenz. Das geht nur auf Kosten des Headroom. Wenn man die Musik im Durchschnitt um 1dB lauter macht, dann bleibt eben 1dB weniger Headroom übrig.

Um zu vermeiden daß man mit dem Musiksignal bei starken Impulsen einfach in die Grenze knallt, kann man das Signal mit einem Dynamikprozessor bearbeiten. Der kann die Dynamik des Signals reduzieren (komprimieren) und so die Impulsspitzen gegenüber dem Rest weniger hoch machen. Dann kommt man auch mit weniger Headroom aus, und kann das Signal lauter machen.

Wenn ein Rennen mal begonnen hat will natürlich jeder besser sein als sein Konkurrent, und relativ schnell ist man so weit daß man den Unsinn auf die Spitze getrieben hat. Das heißt man hat die Musik so komprimiert daß sie fast permanent in der Nähe des "Anschlags" ist, und von der natürlichen Dynamik nicht mehr viel übrig ist. Hauptsache laut.

Im Ergebnis hört sich heute ein von der CD abgespieltes Stück deutlich lauter an als wenn man das gleiche Stück vom Tuner hören würde - gleiche Stellung des Lautstärkereglers beim Verstärker angenommen. Man dreht also oft den Regler zurück wenn man auf CD umschaltet. Wenn man dann wieder auf der normalen Lautstärke ist, dann bemerkt man daß die Musik nicht wirklich zu leben scheint und steril wirkt, bis hin zu deutlich wahrnehmbaren Verzerrungen.

Es gibt inzwischen einige Beispiele von CDs die in dieser Hinsicht besonders negativ hervorstechen. Eine dieser CDs die immer wieder genannt wird ist Californication von den Red Hot Chili Peppers.

Intersample-overs und gequälte D/A-Wandler

Abgesehen vom negativen Effekt auf die Musikdynamik gibt's leider noch ein weiteres Problem, und das ist noch etwas technischer. Ich hoffe man kann mir folgen.

Ein digitales Audiosignal, so wie es auf der CD aufgezeichnet ist, ist ein Zahlenstrom. Jeder Zahl entspricht eine Abtastung des Signals, also der Signalamplitude an genau einem Zeitpunkt. Der D/A-Wandler, der daraus ein analoges Signal rekonstruiert, welches nach Verstärkung schließlich ans Ohr gelangen soll, muß also die Zeit zwischen diesen Abtastungen auffüllen. Das geschieht im sogenannten Rekonstruktionsfilter, einem Teil des D/A-Wandlers. In jedem CD-Spieler ist so etwas eingebaut.

Anders als man vielleicht annimmt werden im Rekonstruktionsfilter nicht einfach alle Abtastwerte mehr oder weniger "linear" miteinander verbunden. Die Sache ist etwas komplizierter, und läuft darauf hinaus daß das rekonstruierte Signal zwischen zwei Abtastungen durchaus auch einen "Buckel" schieben kann. Mit anderen Worten: Es kann Impulse zwischen zwei Abtastwerten geben, die in der Höhe über die beiden Abtastwerte hinausgehen.

Wenn jetzt die beiden Abtastwerte nahe an der Aussteuerungsgrenze der CD liegen, dann kann der Buckel dazwischen über die Grenze hinausgehen. Das ist ein Intersample-Over. Das Gemeine daran ist, daß es auf der CD selbst keinen Überlauf gibt, daß aber ein Überlauf entstehen kann wenn man die Abtastrate ändert. Ein D/A-Wandler ändert auch die Abtastrate, nämlich auf Unendlich - ein kontinuierliches Signal. Aber auch Abtastratenwandler sind davon betroffen.

Das bedeutet in der Praxis, daß man Signale auf die CD pressen kann, die den D/A-Wandler in den Überlauf treiben. Jetzt hängt es vom D/A-Wandler ab wie der darauf reagiert. Es gab Zeiten in denen man so etwas gar nicht für einen realistischen Fall angesehen hat und folglich auch nicht nachkontrolliert hat was dann passiert. Der D/A-Wandler hätte krasse Störgeräusche produzieren können und es wäre gar nicht aufgefallen. Inzwischen kann man davon ausgehen daß die Wandler etwas gnädiger darauf reagieren, aber es gibt bis heute keine standardisierte Meßvorschrift dafür, die ein Hersteller anwenden müßte.

Unsere zu Tode komprimierten superlauten CDs sind leider derart hart an der Aussteuerungsgrenze daß inzwischen solche Intersample-Overs regelmäßig auftreten. In den meisten Fällen sind es nur Bruchteile von einem dB, aber es kommen auch manchmal Intersample-Overs von bis zu 3 oder gar 4 dB Höhe vor. Was ein D/A-Wandler daraus macht ist reine Glückssache.

Digitale Aussteuerungsanzeigen

Die meisten Aussteuerungsanzeigen, die voll digital aufgebaut sind, sehen sich den digitalen Zahlenstrom direkt an und picken sich die höchsten Werte heraus, um sie als Balken anzuzeigen. Dabei gehen ihnen aber die Intersample-Overs völlig durch die Lappen. Wenn ein Mastering-Ingenieur ein solches Instrument benutzt, dann merkt er sehr wahrscheinlich gar nicht daß er ein Signal erzeugt, das einen D/A-Wandler in den Überlauf treibt.

Auf seinen Instrumenten ist alles ok, und das Ergebnis hört sich schön laut an, so wie's der Kunde will, also ab ins Preßwerk.

Ein gutes (und teureres) Aussteuerungsinstrument würde auch die Impulse zwischen den Abtastwerten rekonstruieren und den wirklichen Maximalwert hernehmen. Dann würde man das Schlamassel sehen können. Solche Dinger gibt's inzwischen, aber nicht jeder hat sie. Und es ist die Frage ob es angesichts des loudness race überhaupt jemanden interessieren würde...

Wat nu?

Man wird das nur über den Geldbeutel regeln können. Wenn jeder weiß daß laute CDs eher schlechter als besser klingen kann er ja sein Kaufverhalten entsprechend anpassen. Jeder hat schließlich einen Lautstärkeknopf an der Anlage, und der steht bestimmt nicht schon am rechten Anschlag. Von einer lauteren CD hat man also keinerlei Vorteil.

Bessere Player (egal ob auf dem PC oder MP3 oder was immer) habe ja auch inzwischen die Fähigkeit, Album- oder Titelspezifische Lautstärken zu speichern, so das man Unterschiede automatisch ausgleichen lassen kann.

Vielleicht kann man so den Verantwortlichen begreiflich machen daß es gar keinen Sinn hat, die Lautstärke gewaltsam hochzuschrauben und daß die Leute lieber einen geilen Klang haben wollen.

Quelle
Autor



Hinweis:
Selbstverständlich sind diese "freiwilligen Textspenden" übrigens nicht, deshalb bitte ich darum (soweit dies möglich ist) bei Gefallen diese auch entsprechend zu würdigen oder sie als Anregung dafür herzunehmen das Herkunftsforum  zu besuchen. Dies ist Werbung im Sinne einer notwendigen Netzwerkarbeit um Synergien nutzen zu können, denn verständlicherweise ist es nicht immer notwendig, seitens unseres hauseigenen Autoren-Teams  eigene Artikel zu schreiben, wenn es bereits deutschsprachige Ressourcen auf hohem Qualitätsniveau gibt, auf die es sich zum Zwecke der Wissensvermittlung zu verweisen lohnt.  Selbstverständlich dient uns dieses Mittel, welches wir nur an bestimmten Punkten einsetzen, dazu unsere Ressourcen zu schonen, damit mehr Zeit für eigene Artikel bleibt. Soweit mir das möglich ist, achte ich auch darauf, daß diese Kooperationen zum beiderseitigen Nutzen ausfallen, anfallende Diskussionen also auch in (teilweise aufbereiteter) Form von Feedback an die Autoren und Herkunftsressourcen zurückfliessen. Davon ab, werden sie aber nur selten auf Hinweise dieser Art treffen, da wir nicht vorhaben unsere Roadmap für die nächsten Jahre aus "Fremdbeiträgen" zu rekrutieren.

Hier gehts zum Auditorium ...

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