Audio-Nachbearbeitung macht Sinn

[Accu_Lover]

Welchen Sinn macht eine Nachbearbeitung von Audio-Dateien auf dem Rechner ?


In diesem Thread, möchte ich versuchen, darzustellen, welche Problematiken sich bei heutigen CD-Produktionen und der Wiedergabe zuhause ergeben (können).
Viel war in den letzten Jahren in audiophilen Kreisen vom sogenannten Loudness War, auch Loudness Race genannt, die Rede !
Was verbirgt sich dahinter, wo liegen die Ursachen und was kann man tun, um mögliche Probleme bei der Wiedergabe, aber auch bei der Konvertierung in verlustreiche Formate (lossy compression) wie MP3, zumindest zu mildern ?

Ausgehend von der leider berechtigten Erkenntnis, daß die Mehrheit Musik nicht entspannt im Wohnzimmer auf einer guten Anlage genießt, sondern im Auto oder bei diversen Tätigkeiten wie Kochen, oder aber am Arbeitsplatz, hat man die Lautheit der Aufnahmen und der Ausstrahlung im Rundfunk stetig gesteigert. Es verhält sich laut Erkenntnissen einiger Untersuchungen und nach Ansicht vieler Verantwortlicher im Radio und bei den Music-Labels nämlich so, daß der angepeilte Durchschnittshörer oftmals bei der lautesten Quelle "hängenbleibt". Das heißt, die Wahrscheinlichkeit ist sehr groß, daß bei vergleichbarem Musikangebot ("Hits, Hits, Hits") der Sender gewählt wird, der am lautesten erklingt.

Auch bei CDs ist ein unseeliger Lautheitskrieg in Gang gekommen, der dazu führte, daß die CD-Produktionen immer lauter wurden. Daß Problem liegt nun darin, daß in der Digitaltechnik ein höchster Wert, nämlich 0.0 dBFS (FS = Full Scale, also Vollaussteuerung) nicht überschritten werden kann. Um die empfundene Lautheit (Loudness) und damit die sogenannte "Durchsetzungsfähigkeit" wie man sie im Rundfunk-Jargon nennt, dennoch zu erhöhen, hebt man den sogenannten RMS-Wert (RMS = Root Mean Square, oft auch Effektivwert genannt) an. Diesen wertet unser Gehör bei der "Berechnung" der subjektiv empfundenen Lautheit nämlich tatsächlich aus !
Der Spitzenwert (Peak Level) sagt recht wenig, eigentlich nichts, über die tatsächliche Lautheit einer Aufnahme (oder Ausstrahlung im Rundfunk, auch im Internet Radio) aus, da er lediglich angibt, welchen Maximalwert Impulsspitzen (Peaks) besitzen !
Es kann also durchaus eine Aufnahme die einen Peak Level von 0.0 dBFS besitzt, deutlich leiser sein als eine, deren Spitzenwert bei - 5dBFS liegt, solange ihr RMS-Wert nur geringer ist !

Unter Loudness (Lautheit) versteht man die subjektiv empfundene Lautstärke einer akustischen Darbietung unter psychoakustischen Gesichtspunkten, ausgedrückt in der Einheit Sone. Je höher die Energiedichte eines Audiotracks, desto höher seine Lautheit, angegeben als RMS-Wert in einem Audioeditor oder dargestellt von einer entsprechenden Aussteuerungsanzeige. Die Loudness-Einheit Sone spielt in unserer Betrachtung hier keine Rolle. Hier soll es um die Pegeldarstellung bei Audio-Tracks und deren akustische Relevanz gehen.

Man kann sich jetzt fragen, was geht mich so etwas an ? Dazu gleich mehr.

Die praktische Auswirkung unterschiedlicher Lautheiten liegt darin, daß bei identischer Stellung des Lautstärkereglers, der Track, der den höheren RMS-Wert und damit die höhere Loudness besitzt, auch lauter wahrgenommen wird !

Und wie wichtig das ist, weiß jeder der unterschiedliche Lautsprecher oder Verstärker und CD-Player miteinander verglichen hat. Der ungeübte Hörer kann Pegeldifferenzen von 1 dB wahrnehmen, der geübte Hörer 0,5 dB. Manche wollen sogar 0,25 dB Differenz wahrnehmen können.
Bei zwei sonst identischen Quellen, wird stets diejenige als die bessere empfunden, die die höhere Lautstärke besitzt ! Dies haben wissenschaftliche Untersuchungen in den letzten Jahrzehnten immer wieder gezeigt. Auch wenn der ein oder andere HiFi-Fan manchmal etwas anderes behauptet.

Das Problem liegt nun darin, daß wie bereits gesagt, der Spitzenpegel bei digitalen Signalen fest vorgegeben ist und eben auch nicht wirklich etwas über die Lautheit aussagt, man aber den RMS-Wert weiter erhöhen kann, um auch die Loudness zu steigern.
Das hat zur Folge, daß die Dynamik der Aufnahme/Ausstrahlung immer weiter sinkt, je höher der RMS-Level steigt. Als Folge der seit Jahren anhaltenden Loudness-Erhöhung (daher der Terminus "Loudness War" oder "Loudness Race" !) ist die Dynamik auf CDs stetig gesunken.
Bei Vinyl verhält es sich anders, da hier Beschränkungen beim Plattenschnitt und der Abtastung keine Kapriolen wie bei der CD erlauben. Weder sind bei Vinyl quasi beliebige Amplituden möglich, noch ist es der LP (aufgrund der wohl immer noch notwendigen Monokompatibiltät) möglich, z.B. gegenphasige Stereokanäle wiederzugeben. Phasenlage der Stereokanäle und RMS-Werte sind der CD ziemlich egal. Hier ist vieles möglich. Leider auch viel Mist !

Dynamik verleiht einer musikalischen Darbietung Lebendigkeit !
Genau diese aber wird durch immer weitere Kompression der Dynamik zunehmend zerstört, so daß viele aktuelle CDs, aber auch die vergangener Jahre, leblos, ja teilweise regelrecht "matschig" klingen !
Es häufen sich Berichte unzufriedener HiFi-Fans über teilweise unzumutbare CDs, auf denen sich Lautheitsunterschiede innerhalb eines Tracks kaum noch finden, der ganze Track also mit beinahe konstantem Pegel wiedergegeben wird.
Die CDs der Red Hot Chilli Peppers beispielsweise, haben diesbezüglich traurige Berühmtheit erlangt !
Das kann nicht im Sinne der High Fidelity sein, deren Ziel es ist, eine möglichst originalgetreue, und damit bei entsprechender Musik, dynamische Reproduktion zu ermöglichen !
Zumal wenn man bedenkt, daß die CD dereinst primär mit ihrer im Vergleich zur LP, deutlich größeren Dynamik beworben wurde.

In den Tonstudios konkurriert man heutzutage regelrecht darum, wer die lauteste Aufnahme macht. Viele Producer und Manager, oder auch die Künstler selbst, fordern Aufnahmen, die noch lauter sind als die der Konkurrenz. Das geht nun schon seit Jahren so. Immer noch ein bischen lauter als das vorherige Werk oder das anderer erfolgreicher Artists !
Dabei bleibt guter Klang zwangsläufig auf der Strecke.
Dieser wird aber offenbar auch schon längst nicht mehr angestrebt, da er den meisten (Nebenbei-)Hören kaum noch etwas bedeutet.
Tatsächlich klingen hochkomprimierte Aufnahmen auf billigen Radios und sehr mäßigen Anlagen auch erst mal besser. Genau das ist es, was erreicht werden soll, vermeintlich besserer Klang auf Billiggeräten !
Leider hat bei dieser Vorgehensweise der HiFi-Freund mit seiner überdurchschnittlichen Anlage das Nachsehen. Denn dort hört man dann erst wie schlecht die Aufnahme oder das Mastering eigentlich ist.
Gerade Letzteres macht oftmals viel kaputt, denn beim Mastering als abschließendem künstlerischen Prozess, wird die massive Lautheitserhöhung durch Überkompression des finalen Zweispurmixes, oftmals erst durchgeführt.
In den 90er Jahren bedeutete der Begriff "remastered" noch ein Verbesserung älterer Aufnahmen, heute aber oftmals das Gegenteil, da immer öfter einfach die Lautheit der alten Aufnahmen erhöht wird, um sie den herrschenden Pegelverhältnissen aktueller CDs anzupassen. So haben Remasters heute meist eine geringere Dynamik als die Originale !

Kompression bedeutet übrigens nicht immer gleich eine Verschlechterung des Klangs.
Bei diversen Musikarten (Extrembeispiel : Hip-Hop !) ist gar keine wirkliche Dynamik wünschenswert. Es kommt darauf an, eine der Musik angemessene (!) Kompression vorzunehmen. Leider aber wird hier immer öfter maßlos übertrieben. Hauptsache laut !

Die Tonstudiotechnik hat zwar deutliche Fortschritte gemacht, aber dennoch ist zu hohe Kompression abgesehen von der Dynamikverringerung, mit einigen weiteren Problemen verbunden. Bei zu hohen Kompressionswerten kommt es zu sogenanntem Pumpen, auch können Übersteuerungen auftreten. Gerade diese finden sich auf immer mehr CDs, obwohl diese durchaus vermeidbar wären !



Welche Probleme ergeben sich nun konkret auf vielen CDs, so daß eine Nachbearbeitung der gegrabbten Tracks Sinn machen kann ?


Grundsätzlich sollte man konsekutive Full Scale - Samples vermeiden, da einige DACs dazu neigen, aus diesen Übersteuerungen zu "generieren". D.h. eine Aufnahme sollte eigentlich nie bis 0.0 dBFS gehen.

Selbst wenn eine Aufnahme unterhalb von 0.0 dBFS mit ihren Peakwerten bleibt, kann es zu Übersteuerungen kommen, den sogenannten Inter-Sample-Overs. Die Rekonstruktionsfilter der DA-Wandler können Zwischenwerte die zwischen zwei Samples liegen erzeugen, die höher sind als die beiden Samples selbst. Dieses erst seit ein paar Jahren diskutierte Phänomen macht sich in besonders hohem Maße bei zu starker Kompression bemerkbar !
Es kann also sein, bei übermäßig hohen RMS-Werten, daß der Peaklevel der Samples bei - 0.5 dBFS liegt, der Ausgabewert nach den Rekonstruktionsfiltern aber bei + 2 dB. Resultat : Übersteuerung !
Und das, obwohl der Track im Audio-Editor von der Betrachtung der Spitzenwerte aus, unproblematisch erschien !

Ein sehr heimtückisches Phänomen also.

Eine weitere Problematik ergibt sich, wenn man CDs in verlustreiche Formate konvertiert.
Bedingt durch die zur Anwendung kommenden Kompressionsalgorithmen die auf psychoakustischen Modellen beruhen, können Peaks entstehen die höher sind als die der Originalaufnahme. Wenn selbige aber bereits vollausgesteuert war, ist das Ergebnis klar : Übersteuerung !


So können sich Probleme aufsummieren, die dazu führen können, daß MP3 tatsächlich zu einer hörbaren Verschlechterung führt. Ohne hier näher auf MP3 im Allgemeinen eingehen zu wollen.

Alle diese Probleme treten in umso höherem Masse auf, je höher der RMS-Wert der Aufnahme ist !

Wenn man CDs aus den 80ern im Editor in der Wellenformdarstellung mit Pegelstatistik betrachtet, stellt man fest, daß Aufnahmen der 70er und 80er meist so zwischen - 25 und - 18 dB RMS liegen.

Sieht man sich heutige CDs an, stellt man fest, daß deren Werte meist im Bereich um - 11/12 dB RMS oder schlimmer, also z.B. - 8 dB RMS liegen.
10 dB bedeuten eine gehörmäßige Verdoppelung der empfundenen Lautstärke. 6 dB entsprechen immerhin schon einer Verdoppelung der Signalspannung.
Wenn man also eine alte Aufnahme mit - 21 dB RMS mit einer aktuellen mit - 11 dB RMS vergleicht, ertönt die aktuelle mit doppelter Lautstärke !
Die Dynamik aber ist bei der aktuellen Aufnahme gehörmäßig nur noch halb so groß !

Diese Werte gelten ausdrücklich nur für das, was man landläufig unter "Pop" versteht.
Bei Klassik und akustischem Jazz gelten andere Werte.


Vergleichen wir mal alt (CD aus den frühen 90ern) vs. neu (Remaster von 2001) :



Der Unterschied fällt sofort ins Auge !
Das Remaster ist deutlich lauter als die alte CD.


Moderne "Dance-CDs" und weißgott nicht nur die, können so aussehen :



Dynamik ? Ein Fremdwort !
Und es geht durchaus noch schlimmer !

Leider läßt sich an der zerstörten Dynamik kaum noch etwas ändern. Es macht aber Sinn, den Spitzenwert solcher Aufnahmen / Masterings zu reduzieren, um mögliche Übersteuerungen durch Inter-Sample-Overs zu vermeiden. Erst recht dann, wenn danach möglicherweise noch verlustreich komprimiert wird.

Leider läßt sich nicht berechnen, welchen exakten Wert eine Pegelreduktion / Normalisierung besitzen muß um Übersteuerungen sicher zu vermeiden. Hier zählen Erfahrungswerte.

Grundsätzlich aber ist bei hochkomprimierten Aufnahmen mit - 12 dB RMS und schlimmer, ein Headroom von 2-3 dB anzuraten. Leider wird dieser von den Tonstudios eben nicht verwendet. Man will jedes dB rausquetschen !

Selbstverständlich kann man bereits beim Rippen eine Normalisierung durchführen lassen. Gute DAE-Tools wie EAC, besitzen die entsprechende Funktion. Ggf. sollte man beim Encodieren in MP3 vom Encoder, eine Pegel-Reskalierung durchführen lassen, um Übersteuerungen durch den Encoding-Prozess zu vermeiden.

Natürlich gibt es auch durchaus Profis, die es sich zur Aufgabe gemacht haben, den Loudness War zu bekämpfen. Eine Organisation die diesbezüglich tätig ist, ist beispielsweise die Pleasurize Music Foundation http://dynamicrange.de/de/de/unser-ziel, auf deren Website sich weitere interessante Details zum Thema finden.
Dort werden auch Vorschläge für musikspezifische Dynamikwerte gemacht !


Unabhängig vom Krieg der Lautstärken und dessen Bedeutung auch im Zusammenhang mit "lossy compression", gibt es einen weiteren Punkt der eine Nachbearbeitung nötig machen kann : Einige CDs weisen sogenannte Microglitches, also kleine Störungen im Signal auf, die ja nach Amplitude, bereits über Lautsprecher oder erst über Kopfhörer bemerkbar sind.
Interessanterweise fallen diese den allermeisten Hörern nicht auf, obwohl sie auf vielen CDs zu hören sind !
Einige der Microglitches, die manchmal auch richtige Glitches sein können, sind in der Wellenformdarstellung sichtbar, andere nicht. Das macht ihre Entfernung äußerst schwer.
Betont werden muß, daß es sich bei den Microglitches weder um Übersteuerungen handelt, noch daß diese auf den DAE-Prozess zurückzuführen sind. !

Hier ist dann Handarbeit im Editor angesagt, was durchaus seine Zeit dauern kann, wenn die Störungen nicht in der Waveform dargestellt werden. Viele der Microglitches tauchen übrigens auch nicht in der Spektralansich einiger guter Editoren auf !

Da beim "normalen" Musikhören, also ohne Editor am PC und spezielle Sensibilisierung auf diesem Gebiet, die Glitches aber kaum von jemandem wahrgenommen werden (obwohl sie definitiv vorhanden sind !), ist diese Problematik in Nicht-Profi-Kreisen kaum bekannt.


Viele werden jetzt Bedenken bezüglich einer Nachbearbeitung, mal abgesehen vom Zeitaufwand, einbringen, wird doch die Bitidentität durch eine Nachbearbeitung zerstört.
Bitidentität ist beim Grabben einer CD keine obligatorische Voraussetzung für guten Klang !
Bei modernen Audiotools findet eine Signalverarbeitung meistens auf 32bit Fließkomma-Ebene statt. Dabei wird eine sehr hohe Qualität erzielt, so daß man sich zumindest bei simplen Pegelkorrekturen von ein paar dB, keine Gedanken über eine tatsächlich hörbare Klangverschlechterung machen muß.


Damit will ich es als Einführung in die Problematik der sinnmachenden Nachbearbeitung von Audio-Tracks auf dem PC, erst mal bewenden lassen.
Audiotechnik ist ernsthaft betrieben, durchaus eine Wissenschaft und es gibt natürlich auch in Studiokreisen, genauso wie bei HiFi-Freunden, durchaus unterschiedliche Anschauungen darüber, was man machen sollte und was nicht, was hörbar ist und was nicht.




Liebe Grüße

Oliver

[Lion13]

Sehr aufschlußreicher und informativer Artikel, Oliver! Auch mir ist das in den letzten Jahren häufig aufgefallen, ohne es direkt erklären zu können (z.B. die aktuelle Scheibe "Death Magnetic" von Metallica hat hier ziemliche "Berühmtheit" erlangt...). Also von mir einen herzlichen Dank für diese wertvollen Informationen - ich werde das Thema pinnen, damit es immer oben steht!

Planst du evtl. auch noch, neben der Theorie auch noch ein wenig auf die Praxis einzugehen, mit den entsprechenden Tools zur Extrahierung und/oder Nachbearbeitung?

[Stones]

Super toller Bericht, Accu. Vielen Dank dafür.

[Accu_Lover]

Planst du evtl. auch noch, neben der Theorie auch noch ein wenig auf die Praxis einzugehen, mit den entsprechenden Tools zur Extrahierung und/oder Nachbearbeitung?

Kann ich gerne machen.

[Lion13]

Planst du evtl. auch noch, neben der Theorie auch noch ein wenig auf die Praxis einzugehen, mit den entsprechenden Tools zur Extrahierung und/oder Nachbearbeitung?

Kann ich gerne machen.

Gerade das von dir auch erwähnte "EAC" ist ja ein wirklich geniales Programm, aber es erfordert auch ein wenig Einarbeitung (z.B. Einstellung der Lesefähigkeiten, Einbindung von LAME).

Was benutzt du ansonsten für die Wave-Nachbearbeitung?

[Accu_Lover]

Gerade das von dir auch erwähnte "EAC" ist ja ein wirklich geniales Programm, aber es erfordert auch ein wenig Einarbeitung (z.B. Einstellung der Lesefähigkeiten, Einbindung von LAME).

Hat man erst mal ein Profil für das Leselaufwerk erstellt, was zugegebenermassen ein bischen dauern kann, da EAC die Laufwerksfähigkeiten erst mal ermitteln muß (sofern dies korrekt möglich ist, denn viele Brenner sind leider ziemlich mäßige Laufwerke !), ist das Wesentliche soweit konfiguriert.

Ich rippe grundsätzlich immer im WAVE-Format und konvertiere erst dann in MP3 oder FLAC. Daher muß ich keinen Encoder einbinden. Aber auch die Einbindung von Lame sollte kein wirkliches Problem sein.

Was benutzt du ansonsten für die Wave-Nachbearbeitung?

Profi-Editoren. Primär Sony Sound Forge und Steinberg Wavelab + diverse Plugins und ggf. noch Spezialtools !

[Lion13]

Ich rippe grundsätzlich immer im WAVE-Format und konvertiere erst dann in MP3 oder FLAC. Daher muß ich keinen Encoder einbinden. Aber auch die Einbindung von Lame sollte kein wirkliches Problem sein.

Ein Problem ist es nicht, aber man kann ja über die Einstellungen in EAC den Lame-Encoder mit diversen Parametern steuern. Ich denke, das wäre für die meisten die einfachste Lösung.

Konvertierst du dann im Editor die späteren Formate (MP3, FLAC)?

[Studio54]

Ein Problem ist es nicht, aber man kann ja über die Einstellungen in EAC den Lame-Encoder mit diversen Parametern steuern.

Damit kann ich dienen.

FLAC
Kommandozeile:

-8 -V -T "ARTIST=%a" -T "TITLE=%t" -T "ALBUM=%g" -T "DATE=%y" -T "TRACKNUMBER=%n" -T "GENRE=%m" -T "COMMENT=%e" %s -o %d



MP3 (Preset Extreme = VBR ~ 256KB)
Kommandozeile:

--preset extreme %s %d

[Lion13]

Sehr schön, Andy!
Danke!

[Accu_Lover]

Konvertierst du dann im Editor die späteren Formate (MP3, FLAC)?

Nein. Zumindest nicht in MP3, da die Editoren ihr eigenen Encoder verwenden, ich aber LAME verwenden möchte.

Die Lame-Dokumentation enthält übrigens eine komplette Parameterliste, der sich zur Not alle Parameter die einstellbar sind, entnehmen lassen !

[Steelcuts]

Sehr sehr informierend Danke! Genau auf sowas habe ich mal gewartet



Zum Glück gibt es sowas nicht in der guten Liquid Drum and Bass Szene )

[Accu_Lover]

Cooles Bild !

[admin]

Pandora began designing its beloved charms in the year 2000. Each charm has a meaning, some times many meanings, one from its designer and more lent to it by the person who wears and loves it. Whether it’s a celebration of colour or pattern or a tribute to a country, occasion, activity or most importantly, a person, each charm is designed to tell the personal story of its wearer while showcasing their unique style. Our charms are worn with love on bracelets and necklaces; created especially to be worn in ways unique to those who wear them.
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