Was IST AMBISONICS (3D Sound) in der VR-Produktion?

Virtual Reality erfreut sich in verschiedenen Lebensbereichen immer größerer Beliebtheit. Sowohl zur Unterhaltung, für geschäftliche Anwendungen, Bildung, Medizin… werden moderne VR-Brillen und einfache Smartphone Konstruktionen immer häufiger eingesetzt. Je glaubwürdiger dabei die virtuelle Darstellung ist, desto stärker können Nutzer in die neue Welt eintauchen.

Eine solche Immersion lässt sich jedoch leicht unterbrechen: äußere Einflüsse, mangelnde technische Performance und vieles mehr können die VR-Erfahrung einschränken. Oft übersehen wird dabei die hohe Bedeutung eines passenden Sound-Erlebnisses. Denn während VR-Produzenten in erster Linie mit den grafischen Aspekten ihrer Produkte beschäftigt sind, findet das Sounddesign oft zu wenig Beachtung.

Einfache Surround Sound Anwendung reichen hier längst nicht mehr aus, denn die Nutzer sitzen nicht still, sondern sind ständig in Bewegung. Wer es mit seiner virtuellen Welt ernst meint, setzt daher auf Ambisonics.

Was ist Ambisonics?

Klangquellen können nicht nur um den Nutzer herum positioniert sein; sie können sich auch über oder unter ihm befinden. Beim Konsum von Musik, Filmen, Videospielen, virtuellen Rundgängen etc. spielt dies nur eine untergeordnete Rolle und typische Surround Sound Systeme erzeugen eine ausreichende Qualität, mit der unser Gehirn die entsprechenden Richtungen eines Geräuschs zuordnen kann.
Mit dem großen Erfolg von Virtual Reality und Augmented Reality wird die Frage nach der Richtung jedoch plötzlich deutlich schwieriger zu beantworten: Da sich der Nutzer mit samt seiner VR-Brille oder AR-Anwendung auf Smartphone, Tablet oder Wearable jederzeit drehen kann, muss sich auch der Sound entsprechend anpassen. Nur so kann sichergestellt werden, dass die virtuelle Umgebung korrekt ausgerichtet bleibt.

Die Oculus Go gibt es gebraucht schon für unter 100€, es ist ein Stand-Alone System mit dem Sie sofort in VR Welten eintauchen können.

Ambisonics bietet hierfür eine Lösung, denn dieses Format gibt nicht vor, aus welchem Lautsprecher ein bestimmtes Geräusch kommt. Stattdessen werden die Klangquellen in einer Sphäre um den Hörer herum angeordnet und das Wiedergabesystem übernimmt die Aufgabe, diese auf die passenden Boxen zu übertragen. Dadurch kann sich ein Nutzer mit VR-Brille und den darin befindlichen Lautsprechern in jede beliebige Richtung drehen – der Sound behält trotzdem die korrekte Ausrichtung im Raum bei!

Bereits seit den 1970ern steht das Ambisonics System zur Verfügung, konnte sich jedoch erst durch das Interesse an Virtual Reality Anwendungen in den letzten Jahren durchsetzen. Heute bildet es den Quasi-Standard für Virtual Reality Anwendungen und wird auch im Bereich Augmented Reality häufig eingesetzt. Es bietet dabei nicht nur ein besseres Erlebnis für den Hörer; auch der Sound Ingenieur profitiert von der Möglichkeit, Klangquellen nach Richtung zuzuordnen anstatt einzelne Lautsprecher mit Signalen zu belegen.

Die größte Herausforderung im VR-Audio-Design, nämlich die Tatsache, dass ein Nutzer in buchstäblich jede Richtung blicken kann und dennoch Geräusche korrekt zuordnen können sollte, ist damit gemeistert. Das Decodieren des räumlichen Signals benötigt dabei nur sehr wenig Rechenleistung und eignet sich auch für schwächere Endgeräte wie Smartphones.

Für Virtual Reality Sound unerlässlich

Um das ständige Ziel der Immersion in eine virtuelle Welt zu erreichen, sind eindrucksvolle Grafiken nicht genug. Ohne eine passende Soundgestaltung, die Bewegungen und Umgebungen untermalt und räumlich zuordnet, platzt die Illusion schnell.

Virtual Reality Umgebungen haben außerdem das Problem, dass der Nutzer sich in alle Richtungen umblicken kann und somit nicht immer auf den Punkt fokussiert ist, an dem gerade eine wichtige Aktion – wie etwa die Handlung einer Simulation – stattfindet. Sind Geräuschquellen jedoch eindeutig zuordenbar, kann die Aufmerksamkeit gezielt auf genau diesen Punkt gezogen werden.

360 Grad Sound haben viele aktuelle Kopfhörer Modelle

Hochwertiges Sounddesign ist also für ein immersives, hochwertiges Virtual Reality Erlebnis nahezu unerlässlich. Um diesen Aufgaben gerecht zu werden, stehen verschiedene Audio Formate zur Verfügung. Google ist mit seinen Plattformen wie YouTube und Arts&Culture der größte Anbieter von VR-Material und setzt auf Ambisonics. Die Signalwirkung ist enorm und hat dieses Format damit zum de facto Branchenstandard erhoben.

Einfach im Einsatz

Ambisonics vereint mehrere Vorteile und ist daher die naheliegende Wahl für viele Virtual Reality Anwendungen. Neben den hochwertigen Ergebnissen und dem geringen Rechenaufwand bei der Wiedergabe profitieren vor allem die Produzenten der jeweiligen Klangwelten von seinem Einsatz.

Denn Ambisonics Sound lässt sich direkt mit einem passenden Mikrofon aufzeichnen und erspart dem Sound Ingenieur zusätzliche Arbeit. Dieses Vorgehen eignet sich besonders für die Aufnahme von Umgebungsgeräuschen und ist für viele Anwendungsfälle (zum Beispiel VR-Videos) bereits ausreichend.

Für komplexere Produktionen lassen sich auf diese Weise die akustischen Grundlagen schaffen. Später können dann weitere Klangquellen eingefügt werden um etwa die Handlung in einer Virtual Reality Welt voranzutreiben. Auch ein vollständig händisches Modellieren des Sounds ganz ohne die vorherige Aufnahme mit einem Ambisonics Mikrofon ist natürlich möglich, verursacht aber entsprechend mehr Arbeit.

Hierzu werden die Geräusche, die in anderen Formaten vorliegen, eingefügt und in einer Sphäre um den Hörer herum räumlich ausgerichtet. Dieses verhältnismäßig einfache Verfahren erlaubt es, schnell tolle Ergebnisse in der Post Production zu erzielen. Natürlich kann auch hier die Komplexität schnell ansteigen, wenn es sich um aufwändigere VR-Produktionen handelt.

Verglichen mit anderen Methoden bleibt Ambisonics jedoch recht einfach zu handhaben und erfreut sich daher bei vielen Sound Ingenieuren und Laien bereits großer Beliebtheit. In den letzten Jahren wurden zahlreiche dedizierte VR-Mikrofone auf den Markt gebracht, die das Ambisonics Format nutzen und die Aufnahmearbeit noch weiter vereinfachen.

Ambisonics vs. Dolby Atmos

Für die Darstellung von räumlichen Klängen, die unabhängig von der Position der Lautsprecher agieren, stehen neben Ambisonics auch noch weitere Formate zur Verfügung. Zu den bekanntesten zählt dabei Dolby Atmos, dass besonders im Kino und Heimkino Bereich bereits weite Verwendung findet.

Hierbei wird, neben den typischen Richtungen, aus denen ein Geräusch abgespielt werden kann, auch die mögliche Höhe im Raum mit abgebildet. Da es sich dabei um ein sogenanntes Objekt-basiertes Format handelt, also Klänge als Objekte in einem 3-Dimensionalen Raum wiedergegeben werden, ist auch Dolby Atmos unabhängig von der genauen Konfiguration und Ausrichtung der Lautsprecher.

Obwohl Ambisonics und Dolby Atmos gelegentlich als Konkurrenten bezeichnet werden, handelt es sich tatsächlich um zwei verschiedene Systeme mit unterschiedlichen Ausrichtungen und Zielgruppen.

Dolby Atmos erfreut sich in Kinos und bei Film-Enthusiasten mit entsprechend hochwertigen Anlagen zuhause großer Beliebtheit. Die Verwendung im Virtual Reality Bereich ist mit dem angepassten Format “Dolby Atmos VR” möglich und kann oft sogar höherwertige Ergebnisse als die Konkurrenz liefern. Gleichzeitig hat ein höherer Rechenaufwand bei der Wiedergabe bisher jedoch nur zu eingeschränktem Erfolg geführt.

Viele Menschen haben mittlerweile Surround Sound am Ihrem Fernseher – 3d Formate sind aber noch recht selten zu finden und erhalten mit der Bluetooth Disk erst einzug in das Wohnzimmer

Ambisonics ist das deutlich ältere Format, führte aber für mehr als 30 Jahre lediglich ein Schattendasein. Nur eine handvoll Musikproduktionen, die diese Technologie einsetzen, finden sich aus dieser Zeit. Es ist daher nicht verwunderlich, dass die Qualität der Ergebnisse schnell von Dolby Atmos und Co. übertroffen werden kann.

Dieses scheinbare Manko wird jedoch schnell ausgeglichen, denn der Großteil aller Nutzer setzt zur Wiedergabe des VR-Sounds die integrierten Kopfhörer der jeweiligen Virtual Reality Brille ein. In diesem Setup ist der qualitative Unterschied kaum wahrnehmbar. Auch der sehr geringe Rechenaufwand für den Endnutzer und die vergleichsweise einfache Produktion der Aufnahmen sind große Pluspunkte für das Format.

Mit der Unterstützung von Google für das Ambisonics Format und dem Erfolg von Dolby Atmos in (Heim-)Kinos scheinen beide Systeme so ihre jeweilige Nische gefunden zu haben.

Vor- und Nachteile von Ambisonics

Der Einsatz von Ambisonics wird vom Endnutzer in der Regel nicht wahrgenommen; die Ergebnisse, die das Format liefert, bieten einen guten Klang, der innerhalb der VR-Welt ausgerichtet ist und somit die Immersion in die virtuelle Realität unterstützt.

Für die Produzenten von VR und AR Angeboten hat Ambisonics jedoch einige Vor- und Nachteile parat.

Auf der Plusseite ist hier ganz klar die Unterstützung von Google zu nennen, die mit der Verwendung von Ambisonics auf YouTube und Co. einen neuen Standard geschaffen haben. Damit einher gehen umfangreiche Ressourcen, die auch neuen Nutzern beim erstellen hochwertiger Klangwelten unterstützen.

Außerdem funktioniert Ambisonics komplett sphärisch und kann auch Geräusche unterhalb des Anwenders darstellen. Vergleichbare Formate sind fast immer “nur” Halbkugeln und bieten lediglich die verschiedenen Richtungen sowie Klänge über dem Nutzer an.

Da die technische Grundlage für das Ambisonics-Format bereits in den 70er Jahren geschaffen wurde, sind sämtliche Patente bereits ausgelaufen und der Zugang frei, was den Einsatz ebenfalls erleichtert.

Unter den negativen Punkten ist vor allem zu vermerken, dass Ambisonics verglichen mit anderen (neueren) Formaten nicht immer die höchste Qualität erzeugt. Zusätzlich ist die Wiedergabe auch je nach verwendeter Technik immer ein wenig unterschiedlich: Der gleiche Sound kann auf verschiedenen Geräten jeweils anders klingen.

Ambisonics ist außerdem recht statisch aufgebaut und geht stets davon aus, dass sich der Hörer in der Mitte der Sphäre befindet. In interaktiven VR-Anwendungen kann dies schnell einen Mehraufwand für den Audio-Ingenieur bedeuten, da jeweils neue “Szenen” erstellt werden müssen.

Ambisonics für Virtual Reality

Mit über 40 Jahren Geschichte ist Ambisonics eine alte Dame unter den Audioformaten. Das tut der Qualität jedoch keinen Abbruch! Der Einsatz für Virtual Reality Anwendung ist naheliegend, da die sphärenförmige Darstellung der Geräusche um den Hörer herum ideal für die freie Sicht des Anwenders ist.

Dass die Signale bei der Aufnahme codiert und bei der Wiedergabe wieder decodiert werden müssen, war stets das große Manko, dass Ambisonics den kommerziellen Erfolg verwehrt hat. Mit heutiger Technologie ist der Rechenaufwand jedoch so verschwindend gering, dass die Performance sogar deutlich besser als bei konkurrierenden Formaten ist!

Dank der zahlreichen VR-Angebote von Google, die auf Ambisonics setzen, hat sich eine ungeahnte Renaissance eingestellt. Heute steigt die Zahl der Anwender und Fans stetig an und immer mehr Virtual Reality Produkte setzen auf das Audioformat mit der sphärischen Anordnung.