Kalibrierung

Messequipment Beschallungsbereich

Oft werde ich gefragt, welche Softwares, Audiointerfaces, Messmikrofone und Kalibratoren für das Einmessen von Beschallungsanlagen geeignet sind. Einige 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.

Die Produktevielfalt ist inzwischen so gross geworden und verändert sich praktisch monatlich, dass es schwierig ist, den Überblick zu behalten. Ich nehme gerne Hinweise auf weiteres Equipment entgegen und werde den Artikel gegebenenfalls erweitern (dies ist allerdings keine Werbeseite für Hersteller!). Ich freue mich auch auf sonstige Kommentare, Fragen und Anmerkungen: Ein Kontaktformular findet sich ganz am Schluss dieser Seite.

Seminar Raumakustik

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 Produkten aus Akustikbereich), eine Software die 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 eher einfacher und praxisgerechter. Dies liegt nicht zuletzt daran, dass viele Einstellungen im Hintergurnd ablaufen, um die sich der Anwender nicht zu kümmern braucht. Ein wesenlicher Pluspunkt von Smaart ist, dass es nicht nur unter Windows sondern auch unter MacOS läuft. SysTune bietet demgegenüber bei günstigerem Anschaffungspreis einen grösseren Funktionsumfang mit mehr Einstellmöglichkeiten und einige einzigartige, patentierte Tools (z.B. die SSA-Filter), welche in der Praxis von unschätzbarem Nutzen sein können. Um diese Tools wirklich nutzen zu können, muss man sich aber teils auch etwas tiefer mit der Materie befassen.

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

AFMG SysTune, Rationalacoustics Smaart

Da ich, wie gesagt, seit Anbeginn SysTune nutze und seit vielen Jahren regelmässig Schulungen zu diesem Thema veranstalte, bin ich natürlich etwas vorbelastet. Andererseits habe ich früher auch Smaart-Schulungen durchgeführt, kenne und in gewissen Teilen schätze deshalb durchaus auch dieses Produkt.

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. Letztenendes dürften hier verschiedene Vorlieben der Anwender oder das was man halt kennt eine grössere Rolle spielen, als die Qualität der Produkte.

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 Anzahl von weiteren Softwares, welche diese Anforderungen auch erfüllen und deshalb ebenfalls gut eingesetzt werden können. Als einige wenige Beispiele seien hier SATLive, Wave Capture oder (für MacOS) Spectrafoo genannt.

Sämtlichen bisher genannten Kandidaten 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.


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 Beispiele günstiger Geräte, welche oft verwendet wurden, seien hier die Geräte aus der von M-Audio M-Track-Serie oder Interfaces von Focusrite aus der Scarlett-Serie oder 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 Austattungsmerkmalen und USB- oder Firewire-Anbindung.

Wer noch einen Schritt weitergehen will, kann sich auch ein dediziertes Messinterface anschaffen, wie z.B. das Aubion X.8 von DSPECIALISTS und AFMG (Bild; Quelle: Hersteller): Das Interface bietet 8 Eingänge, wird als Besonderheit über eine Ethernet-Schnittstelle an den Computer angebunden und lässt sich somit auch direkt in herkömmliche Netzwerke integrieren. Obschon das X.8 mit jeglicher Mess-Software zusammenarbeitet, ist es optimal auf die Mess-Systeme EASERA und SysTune aus dem Hause AFMG abgestimmt. So werden z.B. die Gain-Einstellungen des Interfaces direkt an die Software übertragen, wodurch gewährleistet ist, dass das System in sich elektrisch stets kalibriert bleibt.

Aubion X8

Meiner Erfahrung nach ist es übrigens bei allen Soundkarten 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 weit über 90% veralteten Treibern geschuldet.

Messmikrofone

Der Preisbereich der Messmikrofone reicht von ganz günstig bis sehr teuer. Selbst für ernsthafte Messanwendungen in freier Wildbahn fallen teure Labormodelle in der Regel ausser Betracht. 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.

Entgegen einer weit vereiteten Ansicht, ist ein Mikrofon-Kalibrier-File, mit welchem man eine Frequenzgangkorrektur durchführen kann, mindestens für Messungen im Beschallungsbereich nutzlos. Man kann sich also nicht ein günstiges Messmikrofon kaufen und meinen, man könne es durch eine Frequenzgangkorrektur zu einem teureren Mikrofon machen. Die Gründe hierfür sind zu vielfältig, als dass ich das an dieser Stelle eingehender erläutern kann. Wenn ich mal dazukomme verfasse ich vielleicht einen Artikel dazu. Bis dahin muss man mir das einfach glauben oder eines meiner Messtechnik-Seminare besuchen ;-)

Als Messmikrofone in Frage kommen ausschliesslich omnidirektionale Druckempfänger (Kugelcharakteristik) in Frage, die meistens freifeldentzerrt, in ganz seltenen Fällen (z.B. das unten erwähnte MM1) diffusfeldentzerrt sind. Die Unterschiede zwischen den beiden Abstimmungsarten sind in der Praxis um die es hier geht meiner Meinung nach irrelevant. Lediglich bei Messungen mit einem hohen Direktschallanteil in der Nähe eines Lautsprechers muss allenfalls beachtet werden, dass eine diffusfeldentzerrte Kapsel einen flachen Frequenzgang nicht unter einem 0-Grad-Einfallwinkel erreicht, sondern in der Regel unter 90 Grad (Anleitung konsultieren).

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 recht grosse Serienschwankungen auf; dennoch dürften sie erheblich geringer ausfallen als am untersten Preisende. 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 verschiedene hochwertige Messmikrofone im Angebot hat, z.B. das beliebte und weit verbreitet M30. 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 z.B. das M30 mit einem linearen Frequenzgang und einer hohen Impulstreue und erfüllt Klasse-1-Anforderungen. Als Alternative hierzu kommt allenfalls ein NTI M2210 in Frage.

Sendestrecken

Eine Frage, die immer wieder auftaucht, ist diejenige nach einer drahtlosen Übertragung von Mess-Signalen. Hierzu muss man sich bewusst sein, dass eine 2-Kanal-FFT zwingend ein lineares, zeitinvaraintes System (LTI-System) voraussetzt. Analoge Sendestrecken verfügen über integrierte Kompander, welche weder linear noch zeitinvariant arbeiten und deshalb als Möglichkeit ausscheiden. Zwar könnte man den Kompander umgehen (vom Hersteller ausbauen lassen), allerdings wird dann die nutzbare Dynamik des Systems so stark eingeschränkt, dass es für viele Messungen nicht mehr brauchbar ist.

Auch die allermeisten digitalen Mess-Strecken erfüllen die Anforderungen an LTI-Systeme nicht, wodurch Messfehler entstehen. Zwar arbeiten digitale Sendestrecken nicht mit Kompandern aber praktisch durchgängig mit Datenkompressionsalgorithmen. Ausnahmen sind z.B. die einzigartige Hybrid-Technologie von Lectrosonics oder das im 5-Ghz-Bereich arbeitende Neutrik XIRIUM.

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 sehr kostspielige Klasse-1-Geräte mit integrierten Regelkreisen, welche schnell einmal viele Hundert, wenn nicht gar viele 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 angeboten wird. Wenn man nicht gerade ein Gutachten verfassen muss oder einen Gerichtsprozess gewinnen will, ist dieses Modell für viele Anwendungen ausreichend.

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


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