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Stimmkorrektur

Posted on by ArneT

Heute ein Gastblog von Arne. Von mir gibt es erst am 4. wieder was.

Nachdem die letzten Musikrätsel auf wenig Resonanz getroffen sind, möchte ich versuchen, das Interesse an musikalischen Themen mit einem etwas kontroversen Thema wiederzubeleben: Stimmkorrektur.

Mitte der 90er brachte die Firma Antares ihr Produkt Autotune auf den Markt, das erst durch die in den Jahren davor verfügbar gewordene Rechenleistung möglich geworden war. Vereinfacht gesagt geht es darum, einstimmigen Gesang zu korrigieren, wenn der Sänger die Töne nicht getroffen hat. Der Algorithmus analysiert in Echtzeit die gesungene Tonhöhe und vergleicht sie mit dem Soll. Dazu kann man dem Gerät (oder der Software, Autotune gibt es mittlerweile sowohl als eigenständiges Gerät als auch als Software, die auf verschiedenen Hardwareplattformen läuft) entweder die an dieser Stelle gewünschte Note oder die Tonart vorgeben. Im zweiten Fall sucht sich der Algorithmus dann die passende Note, die am dichtesten an der gesungenen liegt. Anschließend wird dann die Tonhöhe des Gesangs korrigiert. Die Technik für die reine Tonhöhenänderung gibt es schon länger und wird in der Musik in Form der sogenannten „Pitch Shifter“ eingesetzt. Beispiele dafür sind tiefe, aber unnatürlich klingende Stimmen wie in „Oh Yeah“ von Yello oder die Mickey-Mouse Stimmen einiger Techno-Songs von Anfang der 90er (Dune, Das Modul, Scooter…).

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Elite 2

Posted on by ArneT

Der heutige Gastbeitrag stammt von Arne:

In letzter Zeit habe ich auf einem DOS-Emulator mal wieder ein Spiel gespielt, mit dem ich Anfang der 90er viel Zeit verbracht habe: Elite 2. Teil 1 ist berühmter und stammt noch aus Apple II / C64 Zeiten, das habe ich aber nie gespielt. Wer es nicht kennt: es ist ein Weltraum-Strategiespiel. Man fliegt per Raumschiff durch die Galaxis, treibt Handel zwischen verschiedenen Planetensystemen, kämpft gegen Raumpiraten oder erfüllt militärische Aufträge. Das Spiel ist, innerhalb gewisser Grenzen, auf Realismus ausgelegt. Die Planeten bewegen sich in realistischen Bahnen um die Sterne, es gibt felsige Planeten, Gasriesen und Monde. Auch die Sterne entsprechen real existierenden Sterntypen, von roten Überriesen bis zu weißen Zwergen. Die Flüge mit den Raumschiffen innerhalb der Planetensysteme gehorchen physikalischen (newtonschen) Gesetzen unter Berücksichtigung der Gravitation. Sogar Swing-by Manöver funktionieren.

Ich wollte nun einmal genauer untersuchen, inwieweit die Raumflüge überhaupt möglich wären. Natürlich nicht in Hinblick auf die Technik, das lässt sich schwer beurteilen, da das Spiel ein paar Hundert Jahre in der Zukunft spielt. Die Physik hingegen wird auch dann noch gültig sein und setzt ihre Grenzen.

Ein Flug von einem zum anderen Sonnensystem läuft in Elite 2 folgendermaßen ab: man startet mit seinem Schiff vom Raumhafen, steigt auf bis in die obere oder knapp außerhalb der Atmosphäre und aktiviert dann den Hyperraumsprung, der einen irgendwo ins Zielsystem bringt, üblicherweise einige AEs (AE = Astronomische Einheit, die mittlere Entfernung zwischen Erde und Sonne) vom gewünschten Zielplaneten entfernt. Überlässt man dann dem Autopiloten den Flug, beschleunigt das Raumschiff konstant bis zu einem gewissen Punkt und geht dann zu konstanter Verzögerung über, um am Ziel die Geschwindigkeit abgebaut zu haben.

Als Beispiel habe ich mir den ASP Explorer ausgesucht . Gehen wir die technischen Daten mal durch.

Hyperraumantrieb Klasse 2: das gibt es nicht und wird es nicht geben, nach allem, was wir heute über Physik wissen. Aber so ein Spiel kommt ohne ihn nicht aus, wie sollte man sonst innerhalb kurzer Zeit von Sonnensystem zu Sonnensystem gelangen?

Beschleunigung durch die Haupttriebwerke 22,2g: das geht auch schon mal nicht, das kann ein Mensch nicht überleben. Da nützen auch die überaus anpassungsfähigen Sitze aus Silastoplaston nichts, wenn jemand mit einer Masse von 80kg mit einer Gewalt von fast

1,8 Tonnen da reingedrückt wird.

Verzögerung (=negative Beschleunigung) durch die Retro-Triebwerke: 7,0g. Das läßt sich zumindest kurzfristig aushalten, aber durchgehend über ein paar Tage? Außerdem würde es viel mehr Sinn machen, nach halber Strecke das Raumschiff umzudrehen und mit den Haupttriebwerken Geschwindigkeit abzubauen. Das hätte den Vorteil, dass fast die gesamte Reisezeit eine künstliche Schwerkraft mit einheitlicher Richtung im Raumschiff vorherrscht. Wenn man die zusätzlich auf genau 1g begrenzt, kann das auch eine durchaus angenehme Reise werden. Und nicht zu vergessen, man spart sich die Retrotriebwerke.

Der Treibstoffverbrauch für 1 Tag volle Beschleunigung liegt beim ASP Explorer bei etwa einer Tonne Wasserstoff. Kann das möglich sein? Mitten im interplanetaren Raum erlaubt die Physik nur eine Antriebsmethode, und das ist natürlich das Rückstoßprinzip, also ein klassischer Raketenantrieb. Mit chemischem Antrieb werden wir hier aber nichts; der Wasserstoffverbrauch liegt bei ca. 11,5 Gramm pro Sekunde. Um damit unsere Schiffsmasse von 150t mit 22,2g beschleunigen können, bräuchten wir eine Art weiterentwickelten Ionenantrieb mit gigantischer Ausströmgeschwindigkeit. Wieviel genau? 22,2g bedeutet, dass die Geschwindigkeit des Raumschiffs pro Sekunde um 9,81 * 22,2 = 217,8m/s ansteigt. Setzt man nach der Impulserhaltung nun die 150t zu den 11,5 Gramm ins Verhältnis und multipliziert das mit dem sekündlichen Geschwindigkeitszuwachs, kommen wir auf einen spezifischen Impuls von etwa 2,8 Milliarden m/s. Leider ist das annähernd die zehnfache Lichtgeschwindigkeit – also ist auch das prinzipiell unmöglich.

Was bleibt, sind die schön gestalteten Planetensysteme, eine liebevoll ausgedachte Hintergrundgeschichte und eine Menge Spielspaß.

Von Science Fiction darf man eben weder bei Filmen noch bei Spielen allzuviel Realismus erwarten.

Anmerkung von mir: Ich kenne noch Elite 1 und Elite 2, nur habe ich da nichts von realer Gravitation und Physik gesehen. Ich spielte es auf dem CPC-464 und es war “berüchtigt” wegen der vielen Übersetzungsfehler. Es ist mit Sicherheit eines der Spiele die eine Menge Langzeitspielspass bieten, selbst für Grobmotoriker wie mich (ich meide normalerweise Action- Simulationen- und Echtzeitspiele, weil ich für die zu langsam bin und spiele fast nur rundenbasiertes.

Es gibt heute zwei Freewareumsetzungen des Spieleprinzips: Vegastrike – grafisch sehr gut geamcht, aber ich bin trotz modgelns bei jedem Kampf innerhalb von Sekunden vdrloren gewesen. Also ich fidne es zu schwer. Etwas übersichtlicher und vom optischen Design eher an Elite orientiert ist Ad Astra. Ich habe es aber noch nicht groß getestet. Aber in beiden Fällen muss man sich im Vergleich zum „Original“ eine Menge Tasten merken. früher kam ich mit Tab,E,J,H und D aus….

Warum neue Musik lauter klingt als alte

Posted on by ArneT

Heute mal ein Gastblog von Arne. Damit ihr ihn auch würdigen könnt, gibt es erst am Montag neues von mir.

Bei den vielen Musiktipps in letzter Zeit hier im Blog ist mir mal wieder aufgefallen, wie sich doch die Musikaufnahmen im Laufe der Jahre verändert haben. Bei Youtube ist der Effekt nicht unbedingt zu hören, da es davon abhängt, wie die Aufnahme digitalisiert wurde. Wer aber eine CD von Abba oder den Beatles einlegt und danach eine aktuelle, wird feststellen, dass die aktuelle bei unveränderter Lautstärkeeinstellung im allgemeinen deutlich lauter klingt. Woran liegt das?

Tatsächlich ist die aktuelle Aufnahme nicht wirklich lauter, jedenfalls nicht der Maximalpegel, es erscheint nur so. Um die sogenannte Lautheit (sozusagen die gefühlte Lautstärke) zu erhöhen, wird ein Dynamikkompressor eingesetzt. Das ist ein Gerät oder auch ein Softwaremodul, das den Signalpegel misst und die Verstärkung erhöht, wenn ein gewisser Schwellwert unterschritten wird. Vereinfacht gesagt, werden die leiseren Teile der Aufnahme lauter gemacht, die lauten bleiben unverändert. Schon klingt die Aufnahme insgesamt lauter, dafür geht aber natürlich einiges an Dynamik (die Spanne zwischen leisen und lauten Stellen) verloren.

Warum macht man das? Um sich von anderen abzuheben. Begonnen hat der Krieg der Lautheit (siehe auch Wikipedia – Loudness War) im Radio. Ein Lied wird eher wahrgenommen, wenn es lauter klingt als das vorige. Das gilt natürlich auch für Werbung, die besonders aus der Musik herausstechen soll. Das Problem bei der Sache ist, dass es nichts mehr bringt, wenn es jeder macht. Seit Jahren werden die Einstellungen der Kompressoren immer extremer, um das letzte Bisschen gefühlte Lautstärke herauszuholen und die anderen zu übertrumpfen. Wer heutzutage noch eine Hifi-Anlage mit Aussteuerungsanzeige hat, kann sehen, wie bei aktueller Musik die Anzeige viel mehr am Anschlag klebt als bei älterer. Das machen auch nicht mehr nur die Radiosender, sondern die Tonstudios, wenn die Aufnahme eines Songs fertig ist und es ans sogenannte Mastering geht.

Gutes Mastering erfordert viel Erfahrung und Fingerspitzengefühl des Toningenieurs, um das ganze nicht unnatürlich oder aufdringlich klingen zu lassen. Besonders bei der Komprimierung kann man viel falsch machen, die Einstellungen des Kompressors müssen auf jeden Fall für jeden Song individuell gemacht werden. Das können Radiosender im Gegensatz zu den Tonstudios natürlich nicht leisten.

Den Vogel abgeschossen hatte hier im Norden N-Joy Radio, das Anfang der 90er auf Sendung ging. Sämtliche Musik wurde vorm Senden noch einmal durch einen Kompressor mit extremen Einstellungen gejagt, was die Songs teilweise richtiggehend kaputtgemacht hat. Man stelle sich ein Lied vor, das leise beginnt. Der Kompressor regelt nun sofort die Verstärkung hoch. Dann setzt das Schlagzeug ein, und da die erste Bassdrum im Original viel lauter als das Intro ist, muss der Kompressor die Verstärkung wieder zurücknehmen, mit dem Erfolg, dass die übrigen Instrumente aus dem Intro plötzlich kaum noch hörbar sind. Mit dem Original hat das dann nicht mehr viel zu tun. Heutzutage ist das nicht mehr so extrem, unter anderem auch, weil sich die Technik verbessert hat. Um unerwünschte Effekte wie z.B. das sogenannte “Pumpen” zu vermeiden (die Lautstärke ändert sich rhythmisch mit dem Schlagzeug), werden im Mastering eher Multibandkompressoren verwendet. Die funktionieren so, dass das Audiosignal zunächst mittels Filtern in mehrere Frequenzbänder aufgeteilt wird, z.B. Höhen, Mitten und Bässe. Dann werden die Bänder einzeln komprimiert und wieder zusammengemischt. So kann dann, um bei obigem Beispiel zu bleiben, eine laute Bassdrum die höheren Töne nicht mehr beeinflussen.

In der Praxis werden noch weitere Signalbearbeitungen eingesetzt, das würde hier jedoch zu weit führen. Letztlich zielt es immer darauf ab, noch mehr Lautheit herauszuholen bei minimal wahrnehmbarer Klangverfälschung. Ohne Verfälschungen geht es aber nicht, weshalb das Wettrüsten im Kampf um die lauteste Aufnahme durchaus auf Kritik bei manchen Künstlern und Produzenten stößt. Ein unbestreitbarer Vorteil ist aber, dass komprimierte Aufnahmen sowohl bei niedriger Lautstärke als auch in Umgebungen mit Hintergrundgeräuschen besser verständlich sind, in denen die leisen Passagen ansonsten untergehen würden.

So, das war mein erster Gastblogeintrag hier und auch mein erster Blog überhaupt. Ich freue mich über Rückmeldungen.

Arne