Kalibrierung

Messequipment Beschallungsbereich

Oft werde ich gefragt, welche Softwares, Audiointerfaces, Messmikrofone und Kalibratoren für das Einmessen von Beschallungsanlagen geeignet sind. Einige Hinweise und konkrete Empfehlungen zu diesem Thema.

Grosse Produktevielfalt

Zur Beantwortung der Frage nach dem passenden Messequipment könnte man ganze Bücher verfassen. Es gilt dabei eine Vielzahl von Kriterien zu berücksichtigen. Einige davon werden z.B. an meinen Schulungen erörtert ;-)

Dieser kurze Artikel kann nicht auf die detaillierten technischen Fragestellungen eingehen, soll aber kurz einige konkrete Empfehlungen aussprechen, die sich über die Jahre hinweg nach meiner persönlichen Erfahrung und den Beobachtungen von Kollegen und Schulungsteilnehmern als sinnvoll erwiesen haben.

Mess-Softwares

Weitgehend teilen sich seit Jahren zwei professionelle Anbieter den Markt praktisch unter sich auf: SysTune der Berliner Firma AFMG (den Machern von EASE, EASERA und weiteren Akustik-Softwares), ein Programm, welches ich selber seit dem Zeitpunkt Null (von SysTune, nicht von mir) nutze und Smaart des US-amerikanischen Anbieters Rationalacoustics.

Smaart wirkt optisch etwas moderner und ist in der Bedienung auf den ersten Blick einfacher und praxisgerechter (mindestens, wenn man mal die Schwelle der Basiskonfiguration überschritten hat). Dies liegt nicht zuletzt daran, dass viele Einstellungen im Hintergrund ablaufen, um die sich der Anwender nicht zu kümmern braucht, weil bereits die Defaults entsprechend ausgelegt sind. Bei SysTune muss man eher etwas tiefer überlegen, was man weshalb will und dann die entsprechenden Einstellungen tätigen. Dafür wird aber auch trotz des günstigeren Preises ein grösserer Funktionsumfang geboten und einige einzigartige, patentierte Tools (z.B. die SSA-Filter), stellen sich in der Praxis oft als sehr nützlich heraus. Um diese Tools nutzen zu können, muss man aber auch bereit sein, sich etwas tiefer mit der Materie befassen. SysTune läuft derzeit nur unter Windows (bzw. Parallels), während Smaart hier den grossen Pluspunkt verbucht auch unter MacOs zu funktionieren.

Bild: Hauptbildschirm von AFMG SysTune (oben) und Smaart (unten) (Quelle: Hersteller)

AFMG SysTune, Rationalacoustics Smaart

Unter dem Strich kann man sicher sagen, dass sowohl SysTune als auch Smaart professionellen Ansprüchen genügen und für die Einmessung von Beschallungsanlagen sehr gut geeignet sind. Von beiden Softwares gibt es eine kostenlose 30-Tage-Demolizenz, so dass man sich also auch mal beide anschauen und miteinander vergleichen kann.

Von Ihrer Kernfunktion her, nämlich einer 2-Kanaligen-FFT (Fast Fourier-Transformation) zur Ermittlung der komplexen Übertragungsfunktion (d.h. Amplituden- und Phasenfrequenzgang) sowie zur Generierung von Impulsantworten, arbeiten ohnehin beide Programme mit den gleichen zugrundeliegenden Algorithmen.

Mit den Fachbegriffen im letzten Absatz ist eigentlich auch schon gesagt, was eine Mess-Software im Minimum leisten können muss, damit man sie für die Einmessung von Beschallungsanlagen einsetzen kann. Es gibt eine unübersehbare Menge von weiteren Softwares, welche diese Anforderungen ebenfalls erfüllen. Als einige wenige Beispiele seien hier SATLive, Wave Capture oder (für MacOS) Spectrafoo genannt.

Sämtlichen bisher genannten Produkten ist gemeinsam, dass sie lediglich aus einer Software bestehen und im Prinzip mit nahezu beliebiger Hardware (Rechner, Soundkarte, Messmikrofon) betrieben werden können. Dies im Gegensatz zu geschlossenen Systemen, die aus Software und Frontend bestehen wie z.B. SIM 3 von Meyer Sound.

Markus Zehner Akustik

Soundkarten/Audiointerfaces

Das Audiointerface stellt die physische Verbindung zur Aussenwelt dar und muss in der Lage sein, sowohl, (Mess-)Signale auszuspielen als auch Signale aufzuzeichnen, nachdem diese mittels Vorverstärker und anschliessender Analog-Digital-Wandlung in die Digitaldomäne konvertiert wurden. Dies sollte mindestens zweikanalig im Duplexbetrieb (2 Ein- und 2 Ausgänge gleichzeitig) möglich sein.

Wichtige Unterscheidungsmerkmale:
  • Anzahl Mikrofonvorverstärker und Eingangskanäle
  • Linearität und Konstanz, besonders auch bei unterschiedlichen Eingangsverstärkungen
  • Signal-Rausch-Abstand
  • Schnittstellenformat (USB, Firewire, Ethernet etc.)
  • Grösse, Gewicht

Als einfache Einstiegsvarianten findet man in der Preisklasse zwischen ca. 100 und 200 Euro inzwischen viele Hersteller, welche 2-kanalige Audio-Interfaces anbieten, die über die USB-Schnittstelle angebunden werden. In den letzten Jahren haben mehrere hundert Personen an meinen Seminaren zum Einmessen von Anlagen teilgenommen und dabei die unterschiedlichsten Marken und Modelle eingesetzt. Mit ganz seltenen und exotischen Ausnahmen, haben diese Interfaces alle einwandfrei funktioniert. Als konkrete, oft verwendete, günstige Beispiele seien hier die Geräte aus der M-Track-Serie von M-Audio oder Interfaces von Focusrite aus der Scarlett-Serie oder die Presonus AudioBox genannt.

Zusätzliche Funktionalität und Qualität kostet natürlich etwas mehr. Hier stellt sich vor allem auch die Frage, ob man mehrkanalig messen möchte und entsprechend mehr Eingänge benötigt. Je nachdem, ob man das Interface auch für weitere Aufgaben (z.B. hochwertige Aufnahmen, Mehrkanalwiedergabe, DSP-Nachbearbeitung, Submix- und Matrix-Funktionalitäten etc.) einsetzen möchte, kann das Anforderungsprofil sehr unterschiedlich ausfallen. In der Preisklasse um ca. 700 bis 1000 Euro kriegt man z.B. von RME hochwertige Modelle mit vielen Ausstattungsmerkmalen.

Bei allen Soundkarten ist es wichtig, dass die neusten Treiber des Herstellers auf dem Rechner installiert sind. Stockende Audioausgabe, eingefrorene Programme, unerklärliche Abstürze und ähnliche Audio-Störungen sind meiner Erfahrung nach zu 90% veralteten Treibern geschuldet.

Messmikrofone

Der Preisbereich der Messmikrofone reicht von ganz günstig bis sehr teuer. Gegen oben gibt es kaum eine Grenze, allerdings sind Modelle, welche mehrere Tausend Euro kosten mehr für den Laboreinsatz ausgelegt und können ihre Stärken draussen im felde kaum ausspielen. Wie weit man auf der Preisskala nach unten rutschen will, hängt vom Qualitätsanspruch und natürlich dem Budget ab. Sehr günstige Messmikrofone unter 100 Euro weisen in der Regel eine erhebliche Serienstreuung und teilweise auch andere Ungereimtheiten (z.B. nicht-rotationssymmetrische Richtcharakteristik!) auf. Für einfache Aufgaben, wie beispielsweise das Finden von Rückkopplungsfrequenzen oder zum Einstellen einer Verzögerungs-Linie (Delay) sind auch solche Mikrofone möglicherweise genügend. Für "ernsthaftere" Einmessungen von Anlagen, sehe ich deren Anwendung jedoch kritisch und rate deshalb von einem Kauf ab.

Als Messmikrofone kommen ausschliesslich omnidirektionale Druckempfänger (Kugelcharakteristik) in Frage. Diese sind meistens freifeldentzerrt, in ganz seltenen Fällen (z.B. das unten erwähnte MM1) diffusfeldentzerrt. Die Unterschiede zwischen den beiden Abstimmungsarten sind in der Praxis, um die es hier geht vernachlässigbar bis irrelevant.

Nahezu alle am Markt erhältlichen Mikrofone, welche im Sinne der hier besprochenen Anwendung geeignet sind, verfügen über eine vorpolarisierte (Backelektret-)Kapsel. In der Regel benötigen diese Mikrofone eine externe Speisung (Phantomspeisung aus dem Interface), nur ganz wenige Modelle arbeiten auch mit einer handelsüblichen Batterie.

Als verhältnismässig preiswertes Modell mit einem sehr guten Preis-/Leistungs-Verhältnis hat sich das Beyerdynamic MM 1 bewährt (Bild; Quelle: Hersteller). Zwar treten auch in dieser Preisklasse (200 Euro) noch deutliche Serienschwankungen auf; dennoch fallen sie erheblich geringer aus, als es am untersten Preisende der Fall ist. Beim MM 1 wird ausserdem jedem Mikrofon ein individueller Frequenzschrieb mitgeliefert; in dieser Preisklasse ein eher ungewöhnlicher Service, der es zum Beispiel erlaubt, für Mehrkanalmessungen eine Vorselektion zu treffen und möglichst ähnliche Mikrofone zu erwerben. Leider entspricht der Gehäusedurchmesser an der Kapsel nicht den gängigen Zoll-Mass-Normen. Will man das Mikrofon kalibrieren, muss man sich deshalb einen entsprechenden Zwischenadapter besorgen. Und noch ärgerlicher: der Kapseldurchmesser hat sich in den vergangenen Jahren ganz geringfügig geändert, was dazu führt, dass ältere Adapterringe nicht mehr auf neuere Mikrofone passen.

Beyerdynamic MM1

Preislich etwas teurer (ca. 300 Euro), liegt das in den letzten Jahren recht beliebt gewordene Modell EMX-7150 von Isemcon.

Wer es gerne noch etwas teurer, edler und qualitativ hochwertiger haben möchte, wird beim US-amerikanischen Hersteller Earthworks fündig, der z.B. das beliebte und weit verbreitete Modell M30 im Angebot hat. Für "kritischere" Anwendungen, wie die Einmessung von festinstallierten Anlagen oder professionelle Sprachverständlichkeits- und Raumakustikmessungen, darf man sich durchaus in dieser Preisklasse bewegen. Neben einem erheblich erweiterten Dynamikumfang (niedrigeres Grundrauschen, höherer Grenzschalldruck) besticht das M30 mit einem linearen Frequenzgang und einer hohen Impulstreue und erfüllt Klasse-1-Anforderungen.

Sendestrecken

Eine ausführliche Darlegung der Problematik von Messungen mit Sendestrecken findet sich in einem separaten Artikel: Sendestrecken für Messzwecke

Kalibratoren

Um das Mess-System auf Schallpegelmessungen hin zu kalibrieren, ist ein Mikrofonkalibrator erforderlich (s. hierzu auch meinen Artikel Atmosphärische Einflüsse auf Pegelkalibrierungen). Hier gibt es kostspielige Klasse-1-Geräte mit integrierten Regelkreisen, welche meist deutlich über Tausend Euro kosten. Fündig wird man bei Herstellern wie Brüel&Kjaer, Cirrus, CESVA oder Norsonic.

Eine preisgünstige Alternative stellt der einfache Klasse 2 Kalibrator Center 326 dar, der bei ca. 200 Euro liegt und im deutschsprachigen Raum von verschiedenen Lieferanten und unter verschiedenen Produktebezeichnungen angeboten wird. Wenn man nicht gerade ein Gutachten verfassen muss oder einen Gerichtsprozess gewinnen will, ist dieses Modell für viele Anwendungen im Beschallungsalltag ausreichend.

(c) Markus Zehner (www.zehner.ch) 2018-2020


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