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25.07.2014

Workshop Musikproduktion am Rechner - Mixen in der DAW #3

Digital/Analoge-Signalkette - Die Basics

In dieser Folge unserer Workshop-Reihe „Musikproduktion am Rechner“ befassen wir uns mit den Grundlagen einer „digilogen“ Signalkette. Moment: Analog, digital: Klar. Aber „digilog“, was soll das denn heißen? Nun, in den kommenden Folgen wollen wir uns anschauen, ob und wie es bei Produktionen mit digitalen Audioworkstations möglich, ist die Klangeinflüsse analoger Signalketten nachzubilden. Dazu werden wir uns schrittweise vorarbeiten und versuchen, an jedem Punkt der Signalkette Lösungen und Tools zu besprechen, die einer „steril“ und „kalt“ klingenden digitalen Audioproduktion zu einem „analogen Sound“ verhelfen kann.

Dabei werden wir einigen technischen Hintergründen begegnen, uns zahlreichen Meinungen gegenüber sehen und vor allen Dingen praktisch vorgehen. Audiobeispiele werden zeigen, wie unterschiedlich der „digiloge“ Sound von Emulationen, Impulsantworten und anderen Ansätzen klingen kann. Dabei soll anhand einer Song-Produktion Schritt für Schritt der klangliche Unterschied zwischen einer „rein digitalen“ und einer „quasi-analogen“ DAW-Produktion deutlich werden – ein Experiment, das ihr in dieser Art wohl nur auf bonedo.de verfolgen könnt. 

In dieser Folge steht aber zunächst ein Überblick auf dem Plan, der den Einstieg in die Welt quasi-analoger Signalketten nachvollziehbar machen soll. Wie kommt eigentlich der mit (Klang-)Mythen umgebene „warme“ Sound analoger Signalketten zustande? Soviel sei vorweg verraten: Der Einsatz einer einzelnen Bandsättigungs-Emulation in unserer DAW wird sicher nicht ausreichen, wenn wir es mit dem Nachempfinden eines analogen Produktionssounds richtig ernst meinen.

Recording-Kette

Den Start macht der Signalfluss beim Recording. Gehen wir davon aus, dass der Schall von Gesang, Gitarrenverstärkern, Schlagzeug oder anderen Instrumenten per Mikrofon abgenommen wird, dann taucht eben dieses Mikrofon als erstes Glied der analogen Signalkette auf. Mit Blick auf die Königsklasse der großmembranigen Röhrenmikrofone –Sinnbild des klassischen „Analogsounds“ – treffen wir auf Kapseln, Impedanzwandler, Elektronenröhren und Übertrager-Trafos. Diese und weitere Bauteile haben einen ganz spezifischen Einfluss auf den Klang eines Mikrofons und können den Charakter einer Aufnahme entscheidend prägen. Im Bereich von Emulationen & Co. ist dies ein besonders spannendes Feld, in dem sich nur wenige Anbieter tummeln. Im nächsten Teil unseres Workshops soll es den Startpunkt unserer Praxis-Workshops bilden.

An dieser Stelle machen wir aber weiter mit einem Blick auf das nächste Glied der analogen Signalkette, den Mikrofon-Preamp. Neben „neutral“ klingenden Transistor-Preamps, aber durchaus auch signalfärbenden Vorverstärkern in Solid-State-Bauweise, können auch hierbei wieder Geräte zum Einsatz kommen, die den klassischen Röhrensound ins Spiel bringen, etwa der Universal Audio Solo 610. Vielfach sind Mischvarianten anzutreffen, welche es ermöglichen, zwischen den charakteristischen Klangeigenschaften zweier Bauarten hin und her zu regeln. Neben einem diskreten Schaltungsaufbau, der mit separaten Transistoren realisiert wird, gibt es auch kostengünstige Preamps, die auf eine integrierte Bauweise mit ICs zurückgreifen. Nachdem wir uns mit dem Nachbilden der analogen Klangfärbungen von Mikrofonen befasst haben, wird sich deshalb eine weitere Folge unseres Workshops um das Nachbilden der Klangeinflüsse analoger Preamps drehen.

Oftmals wird das vom Mikrofon aufgegriffene Signal hinter dem Vorverstärker mit Hilfe von weiterem Outboard-Equipment aufbereitet. Dabei spielen vor allem Kompressoren und Equalizer eine zentrale Rolle. Bei den Kompressoren treffen wir neben der IC-, Transistor- und Röhrenbauweise auf zusätzlich optoelektronisch arbeitende Kompressoren, die einen besonders „weichen“ Klang versprechen (etwa der Teletronix LA-2A).

Auch bei den Equalizern gelten Röhrengeräte gemeinhin als klangliche Speerspitze. Sie werden deshalb oft als Mastering-Geräte eingesetzt. Ein bekanntes Beispiel ist beispielsweise der Manley Massive Passive Stereo Tube EQ. Aber auch für die Entzerrung von Mikrofonaufnahmen werden Röhrengeräte verwendet. Ein Equalizer-Klassiker in Röhrenbauweise ist beispielsweise der Pultec EQP-1A. Zahlreiche Plug-In-Emulationen dieser Geräte sind auf dem Markt und werden diesen Schritt unseres digitalen Nachbaus analoger Signalfärbungen – abgesehen von der Qual der Wahl – sicher recht einfach machen.

Das nächste Glied in der analogen Signalkette ist das Mischpult. In komplexen Konsolen können etliche Bauteile für eine analoge Signalfärbung verantwortlich sein. Neben Preamps sind auch hier wieder Equalizer, Kompressoren, Bus-Kompressoren oder auch die Summierung von Ausgangskanälen zu nennen. Übersprechungen zwischen den verschiedenen Kanälen machen das Klangbild nochmals komplexer. Konsolen-Emulationen sind in den letzten Jahren zu einem beliebten Aushängeschild einiger Software-Hersteller geworden. Ich denke dabei an das Slate Digital VCC-Plug-In oder an die DAW- Konsolenemulation à la Harrison Mixbus.

Ähnliches gilt für die Emulation und Simulation des Bandsättigungs-Effekts von Bandmaschinen. Wo vor einigen Jahren noch eine große PlugIn-Lücke klaffte, versuchen heute etliche Entwickler die Klangcharakteristika analoger magnetischer Tonabandaufzeichnungen verfügbar zu machen. Viele Plug-Ins gehen dabei über die Nachbildung der klassischen Bandwärme hinaus und versuchen von Vormagnetisierung über verschiedene Bandgrößen, Gleichlaufschwankungen und Nebengeräuschen jede feinste Signalfärbung detailliert nachzubilden. All diese Schritte werden wir in unserer Workshop-Folge zum Thema Tape-Emulationen eingehend beleuchten und uns ihren klanglichen Einfluss anhand unseres Beispiel-Tracks anhören.

Mixing-Kette

Nachdem das Audiosignal unserer analogen Signalkette auf Band aufgezeichnet wurde, durchläuft es während der Mix-Phase erneut ein Mischpult und wird nicht nur ein weiteres Mal durch dessen Inline-Bearbeitung, sondern gegebenenfalls auch durch einen erneuten Einsatz von Outboard-Equipment bearbeitet. Neben typischen Inserteffekten, wie Kompressoren und Equalizern, die in den schon erwähnten Bauformen Einfluss auf den Signalklang nehmen (Solid-State/Röhre), drücken hier auch Send-Effekte wie Hallgeräte, Delays, Modulationsesffekte, Verzerrer und andere klangliche Bearbeitungsgeräte unserem analogen Signal ihren Stempel auf. Daran anschließend kommen ein weiteres Mal Mischpult- und Bandmaschinen-Einflüsse, zur Geltung, bis unsere Audioaufzeichnungen als „virtuelle Band-Abmischung“ vorliegen.

Doch damit nicht genug, denn als letztes folgt noch die…

Mastering-Kette

Hier treffen wir erneut auf Outboard-Equipment, wobei sich zu den bereits angesprochenen Kompressoren und Equalizern noch (Röhren-)Exciter und anderes Spezialwerkzeug gesellen, bevor unsere fertig gemasterte Aufnahme gegebenenfalls erneut von einer Bandmaschine aufgezeichnet wird und als Master-Tape vorliegt. Eine Menge Schritte, von denen jeder einzelne Einfluss auf den Klang unseres Signals nimmt. Auch wenn jeder Baustein dieser analogen Signalkette noch so geringfügige Signalfärbungen verursacht, dürfte doch bis hierhin klar geworden sein, dass es sich um eine immense Ansammlung von Einflussgrößen handelt. Nicht zu vergessen ist auch, dass an allen hier aufgeführten Stationen der analogen Signalkette Rauschanteile und Verzerrungen ins Spiel kommen. Wie eingangs erwähnt, kann da der Einsatz einer einzelnen Tape-Emulation sicher nicht zum gewünschten „analogen“ Klangergebnis führen. Das gilt umso mehr für musikalische Retro-Genres, die sich am typischen Sound der 50s, 60s oder 70s anlehnen.

Verfahren

Mit einer Vielzahl von Verfahren versuchen sich Soft- und Hardware-Entwickler daran, den gesuchten „Analogsound“ für DAW-Nutzer verfügbar zu machen. Diese verschiedenen Ansätze werden uns in den nächsten Folgen unserer Reise zu einem analogen DAW-Sound immer wieder begegnen.

Um die Ergebnisse realer Vorgänge nachzubilden, greifen sowohl Emulationen als auch Simulationen auf abstrakte Modelle zurück. Emulationen versuchen dabei, charakteristische Eigenschaften nachzuahmen (etwa klangliche „Wärme“). Sie setzen dafür auf Bauteile oder Codes, die diese abstrakten Modelle näher an die Realität heranbringen. Die Emulation hat die Nachbildung des Ziels im Visier, also beispielsweise einen „warmen“ Analogsound zu bewirken. Simulationen versuchen hingegen, Vorgänge nachzuahmen. Dies versuchen sie zu erreichen, indem sie „wirklichkeitsgetreue Bedingungen“ schaffen. Deshalb handelt es sich bei Plug-In-Nachbildungen von Outboard-Equipment und Mischpulten nicht um Simulationen, sondern stets um Emulationen.

Software-Hersteller setzen bei Ihrem Versuch, Hardwaregeräte zu emulieren, auf unterschiedliche Arten von Modelling und Replikation. So kann einerseits die Veränderung des Eingangssignals am Ausgang gemessen und für sämtliche Einstellungen eines Geräts imitiert werden. Andererseits kann versucht werden, den Signalfluss über den gesamten Schaltplan eines Hardwaregeräts Eins zu Eins nachzubilden. Oftmals werden beide Ansätze kombiniert, um zum besten Ergebnis zu gelangen. 

Bekannte algorithmenbasierte Emulationen sind beispielsweise das UAD Studer A800 Multichannel Tape Recorder-Plug-In oder auch das Tube-Tech CL1B-Plug-In von Softube.

Eine Kombination verschiedener Verfahren setzt der britischen Hersteller Focusrite ein. Seine Liquid-Technologie setzt zunächst auf die eigens entwickelte Liquid Transformer-Technik. Sie sorgt dafür, dass der Liquid-Preamp die Interaktion von Mikrofon und Preamp hinsichtlich der Eingangsimpedanz nachbildet. Zusätzlich werden per dynamischer Faltung samplegenaue Impulsantworten für nahezu jeden erdenklichen Signalpegel erstellt. Diese Impulsantworten sollen dann die Klangeinflüsse des Originalgeräts reproduzieren. So können das Frequenzverhalten, das Phasenverhalten und sogar nicht-lineare Signalveränderungen nachgebildet werden. 

Reine Convolution-Plug-Ins zum Laden von Impulsantworten finden sich zuhauf. Bekannte Vertreter sind etwa Waves IR-1 oder auch die rudimentäre Freeware Plektron IRcab. Und auch Sammlungen von Impulsantworten gibt es zahlreich. Neben kommerziellen Anbietern, wie der RedWirez BigBox-Serie, sind auch kostenlose Sammlungen erhältlich, wie etwa die Open AIR Library. Ein Nachteil von Impulsantworten ist jedoch, dass sie keine nicht-linearen Signalveränderungen abbilden können. 

Beim Nachbilden analoger Klangeigenschaften nimmt die „Volterra Kernel“-Technologie deshalb eine Sonderstellung ein. Sie ermöglicht es, die harmonischen Verzerrungen, die Dynamikveränderungen und das Frequenzverhalten von Hardwaregeräten in Echtzeit nachzubilden. Damit ist sie der Arbeit mit Impulsantworten theoretisch überlegen. In der Praxis scheiden sich an ihr jedoch oftmals die DAW-Geister. Während die einen Nutzer auf den erstklassigen Sound des Verfahrens schwören, verteufeln die anderen die Usability und entstehende CPU-Last der zugehörigen Plug-Ins – wie beispielsweise Acustica Audio Nebula Pro.

Dabei ist es für das Klangresultat im Grunde völlig unerheblich, welches dieser Verfahren zum Einsatz kommt, um die Illusion einer „Out of the Box“-Produktion zu vermeiden. Letztlich kann das klangliche Ergebnis immer nur an dem gemessen werden, was soundtechnisch erreicht werden sollte – also an einer klanglichen Zielvorstellung. Deshalb heißt es hier oftmals „probieren geht über studieren“. Aus diesem Grund kann ich empfehlen, im Verlauf des Workshops zahlreiche Plug-Ins zu installieren und auszuprobieren.

Ausblick

Denn in der nächsten Folge greifen wir wieder praktisch an und werden mit dem Versuch beginnen, die hier vorgestellten Einflüsse Schritt für Schritt in die DAW- und Plug-In-Welt von DAW-Produktionen zu „übersetzen“. Aber keine Angst: Es wird kein neuer Computer fällig, um die immense Rechenlast zu bewältigen. Denn zeitgleich werden wir auch schauen, wie wir unseren Workflow so verbessern können, dass unsere Produktion im „Analog-Style“ Ressourcen-schonend bleibt. Wenn der ein oder andere sich an dieser Stelle schon Gedanken zu seinem bisherigen Produktionsablauf, seinem Workflow und dem Signalfluss seiner Produktionen Gedanken gemacht hat, dann hat sich unser kleiner Rundumschlag zum Thema „digiloger“ Sound an dieser Stelle sicher schon gelohnt.

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