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Ambisonics auch Ambisonic ist ein Verfahren zur Aufnahme und Wiedergabe eines Klangfeldes Diese Audiotechnologie wurde i

Ambisonics

Ambisonics (auch Ambisonic) ist ein Verfahren zur Aufnahme und Wiedergabe eines Klangfeldes. Diese Audiotechnologie wurde in den 1960er und 1970er Jahren in Großbritannien entwickelt und im Wesentlichen von Michael A. Gerzon und Peter Fellgett vorangetrieben. Im Unterschied zu den kanalorientierten Übertragungsverfahren ist für die Wiedergabe keine feste Anzahl von Lautsprechern vorgegeben. Die jeweiligen Signale werden nach mathematischen Vorgaben aus den übertragenen Werten für Schalldruck- und Schallschnelle für jede einzelne Lautsprecherposition berechnet.

Physikalisches Prinzip Bearbeiten

In der Basisversion, bekannt als First Order Ambisonics B-Format, wird die Information in den Kanälen W, X, Y und Z übertragen. Dabei enthält W die reine Schalldruckkomponente, aufgenommen mit einem ungerichteten (Kugel)-Mikrofon. Die Signale X, Y und Z sind die Druckgradientenkomponenten in den zugehörigen Raumachsen.

Aufgenommen werden sie mit Mikrofonen, deren Acht-Charakteristik in der entsprechenden Achse ausgerichtet ist. Das Verfahren zielt darauf ab, beim Zuhörer aus diesen Signalen an seinem Abhörplatz wieder den aufgezeichneten Schalldruck mit dem zugehörigen Vektor der Schallschnelle zu rekonstruieren. Für eine rechteckige Lautsprecheranordnung in der horizontalen Ebene werden die einzelnen Lautsprechersignale aus den Winkeln zur Mittelachse abgeleitet:

Die virtuellen Positionen der Schallquelle können aber nicht nur mit dem Soundfield-Mikrofon aufgenommen werden, ein Ambisonics-Coder kann das Monosignal an frei wählbaren Positionen im dreidimensionalen Schallfeld darstellen.

Vorteile des Verfahrens Bearbeiten

Ein Vorteil des Verfahrens ist, dass auch die Elevationsebene nach mathematischen Beziehungen für jede beliebige Lautsprecherposition dekodiert werden kann. Dadurch wird schon mit vier Übertragungskanälen ein dreidimensionales Schallfeld erzeugt. In diesem Schallfeld ist keine Raumachse bevorzugt, alle Lautsprecher tragen ihren Anteil bei. Herkömmliche Raumklang-Verfahren sind selbst bei sechs Übertragungskanälen noch zweidimensional.

Mit steigender Zahl der dekodierten Lautsprecherkanäle gewinnt das Schallfeld an Stabilität. Es kann dann sogar von Zuhörern außerhalb der Lautsprecheranordnung wahrgenommen werden. Die Lautsprecher müssen nicht an fest vorgegebenen Positionen in einem regulären Rechteck positioniert werden. Das erlaubt eine bessere Anpassung an die praktischen Wiedergabebedingungen.

Mit zusätzlichen Übertragungskanälen kann die Stabilität der räumlichen Abbildung weiter gesteigert werden. Dabei bleibt das Verfahren immer abwärtskompatibel. Es kann einfach auf die Dekodierung einzelner Kanäle verzichtet werden. Um eine Kompatibilität für die Wiedergabe auf Mono- und Stereosystemen zu gewährleisten, wurde die UHJ-Hierarchie entwickelt. Diese umfasst ein Format mit vier Kanälen, welches das gesamte B-Format abbildet, ein ausschließlich horizontales 3-Kanal-Format, ein 2½-Kanal-Format, bei dem der dritte Kanal nur die halbe Bandbreite umfasst und ein 2-Kanal-Format. Schon mit zwei Übertragungskanälen ist es dabei möglich, eine horizontale Raumklang-Wiedergabe zu etablieren, wobei die Wiedergabe ohne Dekoder stereokompatibel bleibt. Heute wird UHJ in der Regel mit dem 2-Kanal-Format (eigentlich BHJ) gleichgesetzt.

Aufzeichnungen im Ambisonics-G-Format sind auf herkömmlichen Raumklang-Anlagen abspielbar. Der Dekoder wird dabei aufnahmeseitig in den Übertragungsweg geschaltet. Dabei wird eine Dekodierung auf die Standardpositionen üblicher Raumklang-Lautsprecher in Wohnräumen dekodiert. Die Vorzüge des Verfahrens werden dabei nur eingeschränkt genutzt. Zunehmend soll sich dieses Verfahren im Aufnahmebereich auch bei konventionellen Produktionen für eine verbesserte Raumabbildung durchsetzen.

Anwendung Bearbeiten

Die BBC hatte bereits 1979 mit Ambisonics experimentiert, war 2012 aber noch nicht über die Versuchphase hinausgekommen. 2012 erwarb Dolby Laboratories den Ambisonics-Spezialisten imm sound, bevor das neue System Dolby Atmos veröffentlicht wurde.

Seit 2018 existiert eine Open-Source-Implementierung in Form des Audiocodecs Opus. Im Zuge der Verbreitung von Virtual-Reality-Anwendungen hat sich das Verfahren als Quasistandard durchgesetzt, nachdem es von Google, Meta und anderen übernommen wurde. 2017 veröffentlichten Sennheiser und 2018 Zoom eigene VR-Mikrofone.

Im Bereich Videospiele hat sich der Entwickler Codemasters besonders hervorgetan, indem Ambisoncs schon früh in ihren Rennspielen auf der Playstation 3 und dem PC sowie später auf der Xbox 360 implementierten. Mittlerweile bietet die Softwarebibliothek OpenAL eine Möglichkeit Ambisonics auch nachträglich einzubinden. Die Unity Engine unterstützt Ambisonics seit 2017, die Unreal Engine seit 2022.

Einzelnachweise Bearbeiten

  1. Richard Elen: Ambisonics: The Surround Alternative (PDF; 653 kB)
  2. Richard Elen: Ambisonics - BBC Soundfield Experience. In: ambisonic.net. Oktober 1979, abgerufen am 19. September 2023 (englisch).
  3. Chris Baume, Anthony Churnside: Upping the Auntie: A Broadcaster's take on Ambisonics. BBC, März 2012 (bbc.co.uk [PDF; 780 kB; abgerufen am 19. September 2023]).
  4. Carolyn Giardina: Dolby Laboratories Acquires Rival IMM Sound. In: The Hollywood Reporter. 23. Juli 2012, abgerufen am 19. September 2023 (englisch).
  5. google / spatial-media. In: Github. Abgerufen am 19. September 2023 (englisch).
  6. Oculus Spatializer Features. In: Meta Quest. Abgerufen am 19. September 2023 (englisch).
  7. Jürgen Schröder: Test: Geniales 3D-Mikrofon Sennheiser Ambeo VR Mic. In: LowBeats. 12. April 2017, abgerufen am 19. September 2023.
  8. Jürgen Schröder: News: Ambisonics-360-Grad-Fieldrecorder Zoom H3-VR. In: LowBeats. 17. September 2018, abgerufen am 19. September 2023.
  9. Ben Firshman: Interview: Simon N Goodwin, Codemasters. In: The Boar. 3. März 2010, abgerufen am 19. September 2023 (englisch).
  10. 2017.1.0f3 Release Notes (Full, diff from f2 at end). In: unity.com. 10. Juli 2017, abgerufen am 19. September 2023.
  11. Native Soundfield Ambisonics Rendering. In: Unreal Engine. Abgerufen am 19. September 2023 (englisch).

Weblinks Bearbeiten

Commons: Ambisonics – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien
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Veröffentlichungsdatum:
Ambisonics auch Ambisonic ist ein Verfahren zur Aufnahme und Wiedergabe eines Klangfeldes Diese Audiotechnologie wurde in den 1960er und 1970er Jahren in Grossbritannien entwickelt und im Wesentlichen von Michael A Gerzon und Peter Fellgett vorangetrieben Im Unterschied zu den kanalorientierten Ubertragungsverfahren ist fur die Wiedergabe keine feste Anzahl von Lautsprechern vorgegeben Die jeweiligen Signale werden nach mathematischen Vorgaben aus den ubertragenen Werten fur Schalldruck und Schallschnelle fur jede einzelne Lautsprecherposition berechnet Inhaltsverzeichnis 1 Physikalisches Prinzip 2 Vorteile des Verfahrens 3 Anwendung 4 Einzelnachweise 5 WeblinksPhysikalisches Prinzip BearbeitenIn der Basisversion bekannt als First Order Ambisonics B Format wird die Information in den Kanalen W X Y und Z ubertragen Dabei enthalt W die reine Schalldruckkomponente aufgenommen mit einem ungerichteten Kugel Mikrofon Die Signale X Y und Z sind die Druckgradientenkomponenten in den zugehorigen Raumachsen W 1 displaystyle W 1 nbsp X 2 cos ϕ displaystyle X sqrt 2 cos phi nbsp Y 2 sin ϕ displaystyle Y sqrt 2 sin phi nbsp Aufgenommen werden sie mit Mikrofonen deren Acht Charakteristik in der entsprechenden Achse ausgerichtet ist Das Verfahren zielt darauf ab beim Zuhorer aus diesen Signalen an seinem Abhorplatz wieder den aufgezeichneten Schalldruck mit dem zugehorigen Vektor der Schallschnelle zu rekonstruieren Fur eine rechteckige Lautsprecheranordnung in der horizontalen Ebene werden die einzelnen Lautsprechersignale aus den Winkeln zur Mittelachse abgeleitet P n W X 2 cos 8 n Y 2 sin 8 n displaystyle P n W X sqrt 2 cos theta n Y sqrt 2 sin theta n nbsp Die virtuellen Positionen der Schallquelle konnen aber nicht nur mit dem Soundfield Mikrofon aufgenommen werden ein Ambisonics Coder kann das Monosignal an frei wahlbaren Positionen im dreidimensionalen Schallfeld darstellen Vorteile des Verfahrens BearbeitenEin Vorteil des Verfahrens ist dass auch die Elevationsebene nach mathematischen Beziehungen fur jede beliebige Lautsprecherposition dekodiert werden kann Dadurch wird schon mit vier Ubertragungskanalen ein dreidimensionales Schallfeld erzeugt In diesem Schallfeld ist keine Raumachse bevorzugt alle Lautsprecher tragen ihren Anteil bei Herkommliche Raumklang Verfahren sind selbst bei sechs Ubertragungskanalen noch zweidimensional Mit steigender Zahl der dekodierten Lautsprecherkanale gewinnt das Schallfeld an Stabilitat Es kann dann sogar von Zuhorern ausserhalb der Lautsprecheranordnung wahrgenommen werden Die Lautsprecher mussen nicht an fest vorgegebenen Positionen in einem regularen Rechteck positioniert werden Das erlaubt eine bessere Anpassung an die praktischen Wiedergabebedingungen Mit zusatzlichen Ubertragungskanalen kann die Stabilitat der raumlichen Abbildung weiter gesteigert werden Dabei bleibt das Verfahren immer abwartskompatibel Es kann einfach auf die Dekodierung einzelner Kanale verzichtet werden Um eine Kompatibilitat fur die Wiedergabe auf Mono und Stereosystemen zu gewahrleisten wurde die UHJ Hierarchie entwickelt Diese umfasst ein Format mit vier Kanalen welches das gesamte B Format abbildet ein ausschliesslich horizontales 3 Kanal Format ein 2 Kanal Format bei dem der dritte Kanal nur die halbe Bandbreite umfasst und ein 2 Kanal Format Schon mit zwei Ubertragungskanalen ist es dabei moglich eine horizontale Raumklang Wiedergabe zu etablieren wobei die Wiedergabe ohne Dekoder stereokompatibel bleibt 1 Heute wird UHJ in der Regel mit dem 2 Kanal Format eigentlich BHJ gleichgesetzt Aufzeichnungen im Ambisonics G Format sind auf herkommlichen Raumklang Anlagen abspielbar Der Dekoder wird dabei aufnahmeseitig in den Ubertragungsweg geschaltet Dabei wird eine Dekodierung auf die Standardpositionen ublicher Raumklang Lautsprecher in Wohnraumen dekodiert Die Vorzuge des Verfahrens werden dabei nur eingeschrankt genutzt Zunehmend soll sich dieses Verfahren im Aufnahmebereich auch bei konventionellen Produktionen fur eine verbesserte Raumabbildung durchsetzen Anwendung BearbeitenDie BBC hatte bereits 1979 mit Ambisonics experimentiert 2 war 2012 aber noch nicht uber die Versuchphase hinausgekommen 3 2012 erwarb Dolby Laboratories den Ambisonics Spezialisten imm sound bevor das neue System Dolby Atmos veroffentlicht wurde 4 Seit 2018 existiert eine Open Source Implementierung in Form des Audiocodecs Opus Im Zuge der Verbreitung von Virtual Reality Anwendungen hat sich das Verfahren als Quasistandard durchgesetzt nachdem es von Google 5 Meta 6 und anderen ubernommen wurde 2017 veroffentlichten Sennheiser 7 und 2018 Zoom 8 eigene VR Mikrofone Im Bereich Videospiele hat sich der Entwickler Codemasters besonders hervorgetan indem Ambisoncs schon fruh in ihren Rennspielen auf der Playstation 3 und dem PC sowie spater auf der Xbox 360 implementierten 9 Mittlerweile bietet die Softwarebibliothek OpenAL eine Moglichkeit Ambisonics auch nachtraglich einzubinden Die Unity Engine unterstutzt Ambisonics seit 2017 10 die Unreal Engine seit 2022 11 Einzelnachweise Bearbeiten Richard Elen Ambisonics The Surround Alternative PDF 653 kB Richard Elen Ambisonics BBC Soundfield Experience In ambisonic net Oktober 1979 abgerufen am 19 September 2023 englisch Chris Baume Anthony Churnside Upping the Auntie A Broadcaster s take on Ambisonics BBC Marz 2012 bbc co uk PDF 780 kB abgerufen am 19 September 2023 Carolyn Giardina Dolby Laboratories Acquires Rival IMM Sound In The Hollywood Reporter 23 Juli 2012 abgerufen am 19 September 2023 englisch google spatial media In Github Abgerufen am 19 September 2023 englisch Oculus Spatializer Features In Meta Quest Abgerufen am 19 September 2023 englisch Jurgen Schroder Test Geniales 3D Mikrofon Sennheiser Ambeo VR Mic In LowBeats 12 April 2017 abgerufen am 19 September 2023 Jurgen Schroder News Ambisonics 360 Grad Fieldrecorder Zoom H3 VR In LowBeats 17 September 2018 abgerufen am 19 September 2023 Ben Firshman Interview Simon N Goodwin Codemasters In The Boar 3 Marz 2010 abgerufen am 19 September 2023 englisch 2017 1 0f3 Release Notes Full diff from f2 at end In unity com 10 Juli 2017 abgerufen am 19 September 2023 Native Soundfield Ambisonics Rendering In Unreal Engine Abgerufen am 19 September 2023 englisch Weblinks Bearbeiten nbsp Commons Ambisonics Sammlung von Bildern Videos und Audiodateien Ambisonics IEM Graz PDF Datei 169 kB Ambisonics Website Ambisonics Website ICST Abgerufen von https de wikipedia org w index php title Ambisonics amp oldid 237488687