Equalizer (Filter) im Abhörweg

Ob, wie und welche Raumkorrekturfilter in Abhörräumen sinnvoll eingesetzt werden können

Es gibt wohl nur wenige Fragen, die in unserer Branche so unterschiedlich beantwortet werden wie die nach dem Sinn oder Unsinn von Filtern zur Korrektur des Klangs von Lautsprechern in Abhörräumen. Während die Industrie – insbesondere Hersteller von Lautsprechern mit integrierten, sich automatisch adaptierenden Filtersystemen – hier die einfache Lösung aller raumakustischen Probleme suggeriert, verteufeln Puristen jeglichen elektronischen Eingriff als unbedingt zu vermeidende Verfälschung.

Warum überhaupt filtern? Warum nicht besser gute Räume bauen?
Signaltheoretisch lässt sich die Wiedergabekette aus Quelle mit Ausgangsverstärker, Vorverstärker, Endstufe, Frequenzweiche, Lautsprecher und Raum als Reihenschaltung komplexer Übertragungsfunktionen darstellen. Eine möglichst authentische akustische Wiedergabe des Audiomaterials ist gegeben, wenn

1. die Übertragung der Frequenzanteile im Hörbereich möglichst mit gleichem Pegel erfolgt (linearer Frequenzgang),
2. alle Frequenzanteile nahezu mit der gleichen Verzögerung beim Hörer eintreffen (konstante Gruppenlaufzeit),
3. diese Verzögerung möglichst gering ist (in einigen Fällen – beispielsweise beim Mastering ohne Bildbezug – ist dies vernachlässigbar),
4. oder die Übertragung möglichst verzerrungsfrei erfolgt.

Akustikmassnahmen in einer Produktionsregie

Messung und Hörversuche sind gleichermaßen wichtig bei der Beurteilung einer Abhörumgebung

Bei einigermaßen seriöser (? qualitativ guter) technischer Ausstattung haben Lautsprecher und vor allem der Abhörraum dabei den mit Abstand größten Einfluss. Dabei ist die Übertragungsfunktion des Raumes natürlich auch von der Position des Lautsprechers und der Abhörposition abhängig.
Zu den wichtigsten Anforderungen an einen guten Hörraum gehören:
1. eine reflexionsfreie Zone im Bereich der Abhörposition, an der keine frühen Reflexionen eintreffen,
2. ein niedriger und über der Frequenz gleichmäßig verlaufender Nachhall,
3. Sowie ausreichend bedämpfte Eigenmoden, die Wellenknoten und Wellenbäuche verursachen und zu starken Abweichungen im Frequenzgang und langem Nachschwingen
bei diesen Raumresonanzen führen.

Die erste Bedingung ist noch mit verhältnismäßig geringem Aufwand (beispielsweise mit porösen Absorbern) zu erfüllen. Um den Nachhall auch bei niedrigen Frequenzen zu reduzieren, ist bereits etwas mehr Aufwand (beispielsweise dem Einsatz von Breitbandabsorbern) notwendig. Und die hinreichende Bedämpfung der Eigenmoden ist in den meisten Fällen (wenn überhaupt) nur durch den Einsatz von breitbandigen und/oder abgestimmten Bassfallen zu erfüllen.

Jedem Praktiker ist klar, dass es keine akustisch perfekten Wiedergaberäume gibt. Und in vielen realen Fällen ist die dritte Bedingung nicht wie wünschenswert zu erfüllen. Oft ist der Raum einfach zu klein, es ist nicht genug Platz für Bassabsorber vorhanden oder es befinden sich Türen oder Fenster an jenen Positionen, die zur Bedämpfung der Eigenmoden eigentlich mit Bassfallen belegt werden müssten. Manchmal ist der Nutzungszeitraum zu kurz, damit sich aufwändige Investitionen für den Betreiber lohnen oder es steht insgesamt einfach nicht genug Budget zur Verfügung.
In diesen Fällen ist es sinnvoll, nach Ausschöpfung aller raumakustischen Maßnahmen den Einsatz von Filtern zur Raumkorrektur zumindest zu prüfen.

Warum der bauliche Aufwand, warum nicht gleich filtern?
Auch ein ideales Korrekturfilter kann raumakustische Maßnahmen nicht ersetzen. Das gilt sowohl für die Schaffung der reflexionsfreien Zone als auch für die gleichmäßige Reduktion des Nachhalls auf ein angemessenes Maß. Auch die Ortsabhängigkeit des Schallfeldes je nach Position relativ zu den Wellenknoten und Wellenbäuchen kann durch ein Filter nicht reduziert werden. Denn das Filter verändert ja den vom Lautsprecher abgegebenen Pegel für alle Positionen im Raum. Und auch das lange Nachschwingen bei den Modalfrequenzen kann durch Filter nicht korrigiert werden. Es ist also nicht nur sinnvoll, sondern sogar notwendig, diese Probleme direkt an der Ursache anzugehen und die Raumakustik zu optimieren.

Außerdem sind auch Filter reale Bauteile, die bestimmte „Nebenwirkungen“ haben. Bei analogen Filtern und digitalen IIR-Filtern gibt es keine (meist erwünschte) Änderung des Pegels ohne eine entsprechende (meist unerwünschte) Änderung der Phase. Dabei gilt: je steilflankiger das Filter, je extremer und hörbarer die Phasenänderung. Insbesondere bei Eingriffen im mittleren und oberen Frequenzbereich kann diese Phasenverzerrung schnell der limitierende Faktor für einen sinnvollen Filtereinsatz werden.

Phase Response in Active Filters

Für digitale FIR-Filter gilt das nicht unbedingt, dieser Filtertyp kann linearphasig ausgelegt werden und ist damit in der Lage, den Pegel unabhängig von der Phase zu verändern. Allerdings muss das Filter dafür „in die Zukunft schauen“ und die Wiedergabe insgesamt etwas verzögern; diese Filtertypen weisen also eine bisweilen nicht unerhebliche Latenz auf. Auch wenn dies in vielen Studio-Anwendungen (Mixing, Mastering) nicht nachteilig ist, gibt es durchaus Situationen, in denen das kritisch betrachtet werden muss. Dazu gehört neben Arbeiten mit Ton-Bild-Bezug vor allem das Abhören über die Studioabhöre während des Einspielens; hier sind auch kleine Verzögerungen sehr schnell störend. Viele moderne Digitalfilter kombinieren daher linearphasige FIR-Filter mit minimalphasigen FIR- und herkömmlichen IIR-Filtertypen; erfolgreiche Produkte überzeugen durch einen gelungenen Kompromiss zwischen effektiver Pegeländerung bei minimaler Phasenverzerrung und minimaler Latenz.

Cosinus Analogfilter (Produkt eingestellt)

ConEQ APEQ-2pro DIO Digitalfilter

Neben diesen unvermeidlichen Nebenwirkungen muss ein analoges Signal für die Verarbeitung durch ein digitales Filter natürlich zunächst einen AD-Wandler und abschließend einen DA-Wandler passieren. Spätestens hier wird es schwierig, allgemein anerkannte Aussagen zur klanglichen Beeinflussung von ADDA-Wandlern zu treffen, mitunter mutet die Diskussion zum Thema fast schon dogmatisch an. Aber es ist wohl unbestritten, dass die Qualität der Wandler (Abtastfrequenz, Wortbreite, Dithering, Bauart, Antialiasing-Filter, Taktung) grundsätzlich hörbar ist. Viele anspruchsvolle Studios haben sich bewusst für analoge Summierung und Abhörkontroller entschieden, im Mastering wird die digitale Technik ganz bewusst über hochselektierte ADDA-Wandler eingesetzt. Häufig entscheiden sich unsere Kunden dann ganz bewusst gegen eine digitale Raumentzerrung. Das war auch der Startschuss für unser analoges Raumkorrektur-Filter COSINUS, denn bislang gab es zu digitalen Systemen keine Alternative auf dem Markt.

Digitalfilter sind besonders flexibel und benutzerfreundlich zu bedienen

Beim Vergleich typischer Frequenzgänge von Endstufe, Lautsprecher und Raum wird klar, wo die Probleme liegen

Was denn nun? Bauliche Maßnahmen oder Filter? Analog oder digital?
Sowohl als auch! Bauliche Maßnahmen – seien es Breitbandabsorber, Diffusoren oder Bassfallen – sind durch kein Filter zu ersetzen und sollten immer so konsequent umgesetzt werden, wie es Platz und Budget zulassen. Falls danach noch Korrekturen am Frequenzgang notwendig sind – dies betrifft in den meisten Fällen den Bassbereich durch ungenügend bedämpfte Eigenmoden – können sowohl analoge als auch digitale Filter zum Einsatz kommen. Digitale Systeme sind dabei ungleich flexibler, reproduzierbarer und viel einfacher in der Bedienung; auch wir setzen nach wie vor gerne gute digitale Raumkorrekturfilter wie den Trinnov oder ConEQ ein. Glücklicherweise haben wir jetzt mit dem Cosinus eine Alternative für anspruchsvolle analoge Hörumgebungen, die zwar gegenüber den digitalen Systemen deutlich beschränkt ist (nur drei Bandpässe, Frequenzbereich 20 – 240 Hz), aber eben ohne ADDA-Wandlung auskommt. Um zu entscheiden, welches System das richtige ist, empfehlen wir einen unverbindlichen Test vor Ort. Dabei sollte man sich keineswegs nur auf Messwerte verlassen; ohne ausgiebige Hörtests kann die Entscheidung für oder gegen ein bestimmtes Filter nicht seriös getroffen werden. Und wenn dann das passende Filter im raumakustisch ausgestatteten Raum optimal konfiguriert ist, ist die Audiowelt wieder in Ordnung.