Die Fotos in diesem Beitrag und für die interaktive Panoramatour entstanden vor dem ersten Corona-Lockdown

 

Der Hessische Rundfunk (hr) ist seit über 70 Jahren die öffentlich-rechtliche Landesrundfunkanstalt in und für Hessen. Hauptsitz ist das Frankfurter „Funkhaus am Dornbusch“, zu dem auch der in 1952 erbaute Große Sendesaal gehört. Mit unterschiedlichen Konzertdarbietungen, Lesungen und Kabarett-Aufführungen gehört der Saal nicht nur zu den traditionsreichsten und renommiertesten Musik- und Kulturbühnen Deutschlands, er ist mit seinem angeschlossenen Studio auch Aufnahme- und Proberaum für das hr-Sinfonieorchester und die hr-Bigband. Entsprechend diesem Anwendungsprofil bietet der Saal mit seiner Architektur und der ausgeklügelten, aus Ahornholz gefertigten Gestaltung der Raumbegrenzungsflächen eine herausragende Raumakustik sowohl für die Aufnahme, als auch die Darbietung von Orchester- bzw. akustischer Musik vor Publikum. Die im Saal installierte Beschallungsanlage für Big-Band-, Jazz- und andere Konzerte mit elektroakustischer Unterstützung muss diesem hohen Anspruch natürlich ebenfalls gerecht werden. Da die alte Beschallungsanlage in die Jahre gekommen war, wurde sie erneuert – seit Herbst vergangenen Jahres ist die neue Anlage auf der Basis des TiRAY Ultrakompakt Line-Array-Systems von CODA Audio in Betrieb. Da an die Klangqualität hohe Ansprüche gestellt werden und sich die neue Anlage in die ausgewogene akustische Umgebung des Saals so gut wie möglich integrieren sollte, hatte sich das hr-Tonteam die Arbeit nicht leicht gemacht, sondern zusätzlich zu sorgfältiger Planung auch einen Hörtest mit denjenigen Systemen durchgeführt, die in die engere Wahl gekommen waren.
Eine Erneuerung der Beschallungsanlage für den Großen Sendesaal wurde 2018 von den Verantwortlichen des Hessischen Rundfunks beschlossen, ein Vergabeverfahren in die Wege geleitet und im Zuge dessen das Ingenieurbüro IFBcon aus Ginsheim-Gustavsburg im Rhein-Main-Gebiet mit der Beratung im Vorfeld der Erneuerung der Beschallungsanlage im Großen Sendesaal beauftragt.

Vorbereitende Planungen

Dazu gehörte, bei den tontechnisch Verantwortlichen den Bedarf zu erheben, also zu ermitteln, für welche Veranstaltungen die alte Anlage eingesetzt wurde und welches Anforderungsprofil für das neue Beschallungssystem angedacht war.
Der Saal wird für alle möglichen Arten von Veranstaltungen genutzt, auch öffentliche. Er wird als Konzertsaal genutzt und ist Haupt-Auftrittsort des Orchesters und der Big Band – neben der Alten Oper Frankfurt. Er ist gleichzeitig auch Produktionssaal, es gibt also eine angebundene Regie und entsprechende Aufnahmetechnik. Der Saal verfügt auch über eine fest eingebaute Pfeifenorgel.

Es finden alle mögliche Arten von Konzerten statt – Orchester, Big Band, Kammermusik von eigenen Ensembles aus dem Haus externen Ensembles, und anderen freien Veranstaltungen. Das Fernsehen produziert im Saal eine große Faschings-Veranstaltung als Fernsehsendung. Generell wird der Saal nicht nur für Tonaufnahmen genutzt, es wird oft auch gefilmt und gestreamt. Günstig dafür ist, dass der Saal mit seiner Ahornvertäfelung sehr hell und freundlich wirkt.

Beschallung braucht man natürlich für die Big Band, Sprachbeschallung ist allerdings auch wichtig. Der Saal wird ja, wie bereits erwähnt, für verschiedenste Veranstaltungen genutzt, z.B. einen Kulturlunch, da sind auch kleinere Ensembles dabei, eine Satire Show zum Beispiel mit Band(s) und Kleinkunst.
Hauptnutzer der Beschallungsanlage im Sendesaal sind also die verschiedenen Klangkörper. Generell geht es um Musik- und Wortveranstaltungen auf sehr hohem Niveau – und eben auch sehr hohem klanglichen Niveau. Also bestand auch der Anspruch an eine Beschallungsanlage, dass sie eben jenes Niveau auch in Form der elektroakustischen Übertragung halten kann.
Es ging dabei um Punkte wie zum Beispiel sehr hohe Auflösung, deutliches Stereobild und klare Transientenübertragung, ebenso aber auch eine gleichmäßige Schallverteilung und gleichbleibende Tonalität im gesamten Zuhörerbereich.

Das hr-Team wurde auch befragt, ob, und wenn ja welche, Vorgaben es hinsichtlich Konzeption des Systems gab und ob man bereits Hersteller ins Auge gefasst habe, die für diese Beschallungsaufgabe in Frage kommen könnten.
Mit diesen Informationen formulierte IFBcon dann die technischen Details. Eine Vorgabe war: Es sollte sich um ein Line-Array-System handeln, und zwar nicht auf der Basis elektronischen Beam-Steerings, sondern um Line-Arrays aus einzelnen Elementen, bei denen das Richtverhalten durch das mechanische Curving der Arrayelemente beeinflusst wird.

Es gab weiterhin eine Vorgabe, welche Bereiche im Sendesaal mit den Line-Arrays zu beschallen sein sollten. Es wurde die Gleichmäßigkeit der Versorgung definiert, und auch, dass ein Teil des Saals im vorderen Auditoriums-Bereich ohne mechanische Veränderungen am Line-Array ausblendbar sein, das heißt also weniger Direktschallversorgung erhalten sollte. Diese Vorgabe war dem Umstand geschuldet, dass der hr im Großen Sendesaal verschiedene Bestuhlungssituationen hat, von denen eine weiter nach vorne an die Bühne heranreicht und eine weniger weit.

Diese Aspekte wurden technisch weiter präzisiert und so formuliert, dass sie zusammen mit der Vorgabe Line-Arrays als Grundlage für die potentiellen Anbieter dienen konnten, ein Konzept für die neue Beschallungsanlage auf der Basis ihrer Produkte zu entwickeln. Optional waren auch Subwoofer eingeplant, von Seiten des hr wollte man zwar ein Fullrange-System, aber nicht unbedingt die komplette Subbass-Ausstattung als Standard-Lösung. Der Gedanke war eher, einen Teil der möglichen Subbass-Ausstattung zuzumieten oder auch später zu kaufen.

Zu den technischen Vorgaben zählte, dass es sich um ein Links-Rechts-System handeln sollte, Fullrange mit Subwoofer – Einschränkungen wie erwähnt – sowie zusätzlich ein Center-System in Form einer Punktschallquelle, um in den vorderen Reihen die Ortung in Richtung vorne/Mitte zu stabilisieren.

Sehr wichtig: Es gab eine relativ extreme Vorgabe für das Gesamtgewicht eines Arrays, weil die vorgegebenen Hängepunkte im Saal mit nicht mehr als 250kg belastbar waren.

Eine weitere Vorgabe bestand darin, dass die Anlage fest installiert und im Regelbetrieb nicht wegen anderer Produktionen umgehängt werden sollte – deswegen auch die Umschaltbarkeit zur Anpassung an unterschiedliche Bestuhlungssituationen. Die Subwoofer sollten, wenn erforderlich, nach Möglichkeit auch geflogen werden. Eine weitere Vorgabe war, dass die Verstärker in Racks in der Obermaschinerie untergebracht werden sollten.

Bei den Lautsprechersystemen sollte es sich um aktiv oder passiv getrennte Systeme mit einer nicht vorgegebenen Anzahl von Wegen handeln. Die Pegelvorgaben für die Anbieter wurden mit dem hr abgestimmt. Das hr-Tonteam beschrieb das gewünschte Klangbild als möglichst neutral und beeinflussbar. Auf- und Abbauzeiten waren ebenfalls ein Thema, selbst wenn die Systeme im Regelbetrieb nicht umgehängt werden sollten. Es gibt eben gelegentlich Produktionen, bei denen ein Umbau dann doch einmal erforderlich ist. Festinstallation heißt also in diesem Zusammenhang: Die Lautsprechersysteme hängen die meiste Zeit an den vorgegebenen Positionen, aber bei bestimmten Produktion muss man sie doch abhängen, weil man an den betreffenden Stellen andere Aufbauten machen muss.

Die Anzahl der Elemente pro Line-Array war nicht vorgegeben, es gab allerdings bestimmte Vorgaben hinsichtlich der maximalen Abmessungen, die wegen optischer Beeinflussung – wegen Erhalt von Sichtlinien bzw. auch des Kamerabildes – nicht überschritten werden sollten.

Um im zeitlichen Umfeld der Installation Veranstaltungstermine im Saal planen und auch einhalten zu können, war es für die Planung wichtig, von den Anbietern auch den von ihnen veranschlagten Zeitbedarf für die Implementierung zu erfahren.
Man hatte sich in der (Vor-)Planungsphase darauf geeinigt, dass man Angebote einholen, aber keine bestimmten Bauformen/Produkte vorgeben wollte.
IFBcon hatte dann eine funktionale Leistungsbeschreibung mit Leistungsverzeichnis erstellt. Es sollte die inzwischen störanfällig gewordene PA erneuert werden, und die neue sollte mindestens die Qualität der Bestandsanlage liefern. Die Bieter waren dabei frei in der Wahl der Produkte und Lösungen, soweit nicht technische und bauliche Vorgaben diese ausschließen.

Ausgeschrieben wurden Line-Arrays links und rechts sowie mitgeflogene Subwoofer für links und rechts sowie zusätzlich ein Center-System als einfache Zwei-Wege-Punktquelle, darüber hinaus Installation, Notebooks mit Software zur Administration des Systems und Techniker-Training.
Vorgegeben waren als Beschallungvarianten halber Saal und ganzer Saal, jeweils inklusive und exklusive der vordersten vier Sitzreihen. Für alle Beschallungsvarianten sollten Berechnungen für die Direktschallpegelverteilung auf der Rückwand eingereicht werden, da man schalldruckstarke Rückwürfe an der Saalrückwand und mithin Echoeffekte beim Betrieb der Beschallungsanlage vermeiden wollte.

Die Bieter sollten sich weiterhin mit Abgabe des Angebots verpflichten, die Durchführung einer Probebeschallung zu den in der Leistungsbeschreibung angegebenen Bedingungen und zu einem angemessenen, in der Leistungsbeschreibung angegebenen Tarif durchzuführen.

Eine Besonderheit bestand im vorliegenden Fall darin, dass man nicht Systemintegratoren oder Veranstaltungstechnikfirmen angesprochen hatte, sondern die Hersteller der Lautsprechersysteme, die sich dann eine Partnerfirma für die Installation suchen und mit dieser ein Angebot erstellen sollte – und zwar inklusive eines Probeaufbaus im Saal. Dieser sollte dazu dienen, mit den in die engere Auswahl gekommenen Systemen auch Hörversuche im Saal vornehmen zu können.

Für dieses Projekt gab es dann insgesamt neun Herstelleranfragen, davon kamen für den Probeaufbau schließlich drei Systeme in die engere Auswahl. Die Anbieter sollten Simulationen für mehrere Szenarien einreichen, verbunden mit einer Planung, wie nach ihrem Entwurf die Arrays aufgebaut sein sollten. Es handelte sich also nicht nur um eine Simulation der akustischen (Direktschall-)Abdeckung, sondern schloss auch ein, wie die Systeme aufgebaut sein und gehängt werden sollten, so dass der mechanische Aufbau passen und die zulässige Traglast der Hängepunkte nicht überschritten werden würde.

Probeaufbau

Die drei in die engere Wahl gekommenen Systeme wurden dann an einem Tag parallel im Saal aufgehängt – beschränkt auf jeweils ein Array pro Hersteller – und zum einen messtechnisch untersucht und zum anderen mit verschiedenem Programm-Material auch von den Tontechnikern und anderen Mitarbeitern angehört.

Die Rolle von IFBcon war bei diesem Prozess, die Entscheidung durch Auswertung der während des Hörtermins erstellten Fragebögen und Messungen vorzubereiten, aber aus Gründen der Fairness bei der eigentlichen Entscheidung nicht weiter zu beraten.

Die drei ausgewählten Firmen haben an diesem Termin also im Saal ihre Vorführung gemacht, die Systeme wurden einem Hörtest unterzogen, und IFBcon führte mit diesen Probeaufbauten Messungen im Saal durch und wertete die Fragebögen des Hörtests aus.

Beim Hörtest wurden direkt Punkte (0 bis 5) für die Qualität vergeben (direkte Größenschätzung). Mit den Fragebögen wurden Kriterien abgefragt wie etwa Natürlichkeit, Höhenwiedergabe, Basswiedergabe, Sprachverständlichkeit und so weiter. Die Beurteilung wurde durchgeführt mit verschiedenen Musikkonserven und auch Stimme, live gesprochen über Mikrofon, jeweils an den verschiedenen Positionen im Saal, einmal für die Beschallung der kompletten Hörfläche und auch für den abgeschalteten Frontbereich. Übrigens wurde auch so etwas wie Leakage bzw. Spill bewertet, also z.B. Sprachverständlichkeit in den Bereichen, die nicht versorgt werden sollten.

Beim Hörtest hatte das TiRAY-System von CODA Audio am besten abgeschnitten – der Abstand zu den beiden anderen Systemen in diesem Hörtest mit zuvor ausgewähltem Programm-Material war zwar nicht immens, aber signifikant, während sich die beiden anderen Systeme voneinander wiederum nicht so sehr unterschieden.

Natürlich spielte auch die Auswertung der Messungen eine Rolle, unter anderem also die Pegelverteilung auf den zuvor definierten Hörflächen, wie gut die gewünschte Ausblendung des vorderen Bereiches funktionierte und natürlich wie gut die Sprachverständlichkeit war.
Auch hierbei kam ein leichter Vorteil für CODA Audio heraus. Dieser war bei den subjektiven Tests deutlicher war als bei den objektiven Tests, allerdings wurden im vorliegenden Fall auch nicht alle Parameter messtechnisch ermittelt, die sich im Hörergebnis auswirken konnten..

Alle Ergebnisse wurden ungefiltert an den hr weitergegeben, so dass die Auftraggeber auf der Basis der beim Shootout erhobenen Daten und mit ihren eigenen Gewichtungen und ggf. weiteren Kriterien, wie etwa den Preisen, eine Entscheidung für einen Anbieter fällen konnten.

Der hr entschied sich nicht unmittelbar nach dieser Probebeschallung für einen Anbieter. Vielmehr trat der Hessische Rundfunk nach der Auswertung des Termins mit den beiden besten Anbietern in Verhandlungen, aus denen sich in der Folge CODA Audio als Gewinner der Ausschreibung ergab.

Das System der Wahl war also das TiRAY Ultrakompakt-Line-Array von CODA Audio. Im Rahmen des Entscheidungsfindungsprozesses standen nicht nur die Hörerfahrungen und Messergebnisse der praktischen Erprobung im Vordergrund, vielmehr wurden auch Aspekte im Umfeld des eigentlichen Produktes diskutiert, beispielsweise, welcher Verleiher dieses Produkt im Haus hat, mit dem man möglicherweise schon Erfahrungen hatte, auch bezüglich Service, Ersatzteilbeschaffung, Troubleshooting in Notfällen und so weiter.

Eines der TiRAY Line-Arrays, aufgebaut aus 12 TiRAY-Arrayelementen und einer mitgeflogenen SC2-F Basserweiterung

CODA Audio TiRAY

CODA Audio hatte sich mit dem TiRAY Kompakt-Line-Array-System beworben, das vermutlich eines der kompaktesten Line-Arrays seiner Klasse ist. Es arbeitet mit Line-Array Elementen, die mit zwei 5″-Tiefmittelton-Neodym-Chassis bestückt sind. Typischerweise werden solche Kompakt-Line-Arrays eher mit 6,5″-Chassis bestückt. Die etwas kleineren Fünfzöller haben aber bei Kompakt Line-Arrays einen ganz entscheidenden Vorteil gegenüber größeren Chassis:

Ein Kompaktsystem wird ja in aller Regel als 2-Weg-System konzipiert sein, um die Abmessung der Array-Elemente klein zu halten. Das bedeutet aber oft, dass man als Lautsprecherentwickler ein Problem mit dem Übergang zum Hochton-System bekommt – ein Übergang, der leider mitten im wichtigsten Frequenzbereich für die menschliche Stimme liegt. Hier kann sich also durchaus die Klangqualität eines Line-Arrays entscheiden, speziell was Stimmenwiedergabe angeht, weil man als Hörer sehr schnell bemerkt, wenn sich eine stimme nicht natürlich anhört.

Die Problematik ist auf der technischen Seite die folgende: Damit ein Line-Array tatsächlich als Linienstrahler funktioniert, braucht man eine möglichst kontinuierliche Belegung der Arraylänge mit gleichphasig abstrahlenden Schallstrahlern. Im Tieftonbereich ist das eher unproblematisch, weil die Membranen der in diesem Bereich eingesetzten Konuslautsprecher kolbenförmig schwingen. Das geht gut innerhalb eines Frequenzbereiches, den man in der englischsprachigen Fachliteratur „piston range“, also „Kolbenbereich“, nennt. Dieser Bereich geht bei normalen Konusmembranen als Faustregel erfahrungsgemäß etwa bis zu einer Frequenz, bei der der Membranumfang gleich der Schallwellenlänge bei dieser Frequenz ist. Oberhalb dieser Frequenz beginnt die Membran in Partialschwingungen aufzubrechen, strahlt also nicht mehr gleichphasig über die gesamte Membranfläche ab.
Ab dieser Frequenz sollte die Frequenzweiche also die Tiefmitteltöner ab- und das Hochtonsystem ankoppeln. Dieses wiederum muss natürlich in der Lage sein, ab dieser Trennfrequenz Schall mit dem erforderlichen Pegel und – das ist wichtig – verzerrungsarm abzustrahlen.

Und genau hier entsteht typischerweise ein Problem speziell bei Kompakt-Line-Arrays: In einem sehr kompakten Line-Array-Element wird man eher keinen fetten 2″-Hochtontreiber unterbringen können, sondern vielleicht eher einen 1″-Treiber. Bei diesen liegt die empfohlene Trennfrequenz typischerweise oberhalb von 1 kHz – sagen wir für das nachfolgende Beispiel – vielleicht bei 1,2 kHz.

Beispielrechnung

Ein 6,5″-Chassis hat normalerweise einen Membrandurchmesser von knapp 15 cm und entsprechend einen Umfang von knapp 47cm. So eine Membran schwingt also laut Faustregel kolbenförmig bis zu einer Frequenz von etwa 343/0,47 = 730 [Hz].

Diese 730 Hz sind also etwas knapp bemessen, wenn die empfohlene Trennfrequenz des Treibers bei 1,2 kHz liegt. Wenn man das als Entwickler einfach in Kauf nimmt, hat man also eine Lücke von etwa einer Dreiviertel-Oktave, in der der Tiefmitteltöner eigentlich schon nicht mehr so abstrahlt, wie man es gerne hätte, und das mitten im Übertragungsbereich für die menschliche Stimme.

Nun wird man als Entwickler eines High-End-Beschallungssystems nicht einfach die Situation so lassen, wie sie ist. Aber man muss etwas tun, zum Beispiel entweder durch eine zusätzliche Schallführung den Kolbenbereich des Tiefmitteltöners zu höheren Frequenzen hin erweitern, oder einen kompakten (!) Hochtontreiber entwickeln (lassen), den man bereits ab 730 Hz belasten kann, und der bei einer so tiefen Trennfrequenz nicht über Gebühr Verzerrungen produziert. All das kann man machen, es wird auch mehr oder weniger gut funktionieren, aber es ist zusätzlicher Aufwand, der Geld kostet.

Wie sieht es nun bei 5″-Tiefmitteltönern aus? Hier hat der Konuslautsprecher einen Membrandurchmesser von ca. 11,5 cm und einen Membranumfang von knapp 36 cm. Eine solche Membran wird nach der besagten Faustregel bis zu einer Frequenz von 955 Hz kolbenförmig schwingen. Das wäre also nach der reinen Lehre eine sinnvolle Trennfrequenz für ein 2-Weg-Line-Array. Ein Blick ins Datenblatt des TiRAY Line-Arrays zeigt, dass die Trennfrequenz tatsächlich ziemlich genau dort liegt, nämlich bei 950 Hz.

Das ist sehr schön, weil es sozusagen der reinen Lehre folgt, allerdings braucht man dafür einen 5″- Tiefmitteltöner, der auch unten herum noch genug Hub machen kann, um zumindest für nicht ausdrücklich lautstärkebetonte Musik noch als Fullrange-System arbeiten zu können. Außerdem braucht man für den Hochtonweg ein System, das man ab 950 Hz verzerrungsarm betreiben kann. Beides kann man normalerweise auch nicht einfach so im Vorübergehen auf dem Weltmarkt kaufen, aber CODA Audio hat hier als einer von wenigen Herstellern den Vorteil, alle Kompetenzen im Bereich Schallwandler-Entwicklung und -Fertigung im eigenen Haus zu haben.

Für den Hochtonweg des TiRAY-Line-Arrays kommt dementsprechend ein Treiber mit Ringmembran und spezieller Schallführung dem Einsatz, der die ringförmige Schallaustrittsöffnung des Antriebs so auf einen rechteckigen Beugungsspalt umsetzt, dass sich die für ein Line-Array System erforderliche konphase Schallabstrahlung über die gesamte Schallaustrittsfläche ergibt.

Weil sich bereits die Einzelkomponenten – 5″-Tiefmitteltöner und Hochtonsystem – wie gewünscht verhalten, sind für deren Zusammenwirken keine komplizierten akustischen Konstruktionen im Bereich der Trennfrequenz erforderlich. Entsprechend benötigt man hier auch keine aufwändigen Entzerrungen, so dass die CODA Audio Entwickler hier eine passive Frequenzweiche einsetzen konnten.
Wenn die Basiskonstruktion eines Lautsprechers schon einmal „well-behaved“ ist, ist es deutlich entspannter, mit zusätzlicher Signalverarbeitung die Performance des Gesamtsystems zu optimieren. Dies findet beim TiRAY-System in den Linus DSP-Systemverstärkern statt.

Mitgeflogene Basserweiterung Coda Audio SC2-F

Basserweiterung

Durch das geringe Gewicht der Arrayelemente konnte pro Array auch ein Flugbass vom Typ SC2-F mit geflogen werden. Der SC2-F ist eine kompakte, sensorgesteuerte 2×15″-Bass-Erweiterung und wird von CODA Audio bewusst nicht als Subbass bezeichnet, weil er im Bereich 35Hz – 200Hz arbeitet und mit dem Tieftonbereich des TiRAY-Line-Arrays überlappt. Mit zwei 15″-Chassis in einem kompakten, Bassreflexgehäuse verleiht er dem System die typische Klangsignatur eines 15″-Tieftonsystems.

Der SC2-F ist mit zwei extrem langhubigen 15″-Neodym-Treibern mit sehr geringer Verzerrung und integriertem Schnellesensor bestückt. Dieser Sensor misst die Bewegung der Membran in Echtzeit und vergleicht sie mit dem Eingangs-Audiosignal. Eine proprietäre Regeltechnologie bestimmt, welche Ansteuerung das Lautsprecherchassis benötigt, damit der SC2-F das ursprüngliche Audiosignal präzise wiedergeben kann. Jede durch Lautsprecherkomponenten oder Gehäuse verursachte Verzerrung wird auf diese Weise korrigiert.

Der Neodym-Antrieb der Chassis liefert dabei einen extrem hohen magnetischen Fluss für einen erhöhte Wirkungsgrad. Die 4″-Schwingspule hat eine Wicklungshöhe von 36mm hoch und gewährleistet so eine ultralineare Auslenkung von 26mm (Peak-to-Peak) bei gleichbleibender Magnetfeldstärke. Die Kohlefasermembranen gewährleisten maximale Steifigkeit und geringe bewegte Masse. Drei Aluminium-Kurzschlussringe reduzieren die Intermodulationsverzerrungen und minimieren Schwankungen der Schwingspuleninduktivität bei gleichzeitiger Reduktion der thermischen Power-Compression. Dieses Design reduziert die typischen Subwoofer-Verzerrungen im Hochlastbetrieb deutlich und verbessert so die allgemeine Klangqualität und die Leistungsmerkmale des Systems.

Das Rack mit den LINUS 14D Systemverstärkern ist in der Obermaschinerie untergebracht.

Phasen-Linearität / FIR-Filterung

Alle größeren CODA-Line-Array-Systeme sind durch die Systementzerrung als Komplettsystem ab Werk phasenlinear, was den Anwender von der Last befreit, in komplexen Setups aufwändige Entzerrungen erstellen zu müssen.

Linearphasige Systemperformance kann man durch FIR-Filterung (FIR: Finite Impulse Response) erreichen, die aber eine Verarbeitungszeit benötigt und daher Latenzzeiten zur Folge hat. Wie groß diese Latenzzeit werden kann, hängt davon ab, bis zu welcher unteren Grenzfrequenz die FIR-Entzerrung wirken soll. Von der Anwendung hängt es ab, welche Latenzzeiten man tolerieren kann. Die DS-FIR Technologie von CODA Audio arbeitet mit einer Kombination von Filtern und Multisampling, wobei die FIR-Filter jeweils genau auf die Übertragungsbereiche der einzelnen Wege optimiert sind.

Auf diese Weise erreicht man eine Linearphasigkeit über den gesamten Frequenzbereich – bis hinunter zu 40Hz – bei einer Latenz von typischerweise nur 12ms. Solche Werte kennt man sonst nur von FIR Filtern mit vielfach längerer Processing-Latenz. Für Systeme und Anwendungen, bei denen selbst diese 12 ms noch zu lang sind, stehen alternativ linearphasige Presets bis 250Hz (bei 6ms Latenz), sowie 1kHz (bei 2,5ms Latenz) zur Verfügung. Da im vorliegenden Fall des Großen Sendesaals des hr selbst bei Einsatz der Beschallung parallel auch eine rein akustische Übertragung durch den Saal stattfindet, entschied man sich, das System für eine auch in kritischen Anwendungen unproblematisch kurze Latenzzeit von nur 6ms einzurichten.

Das installierte System besteht insgesamt aus je zwölf TiRAY 2x 5″ Ultra-Kompakt Line-Array-Elementen, ergänzt mit einer SC2-F 2x 15″ Flugbass-Erweiterung pro Seite, einem G712-PRO als Center-Lautsprecher, sowie zwei Subwoofer vom Typ SCV-F.
Für den Antrieb sorgen vier LINUS 14D-Systemverstärker, die gemäß der Vorgabe des Hessischen Rundfunks in einem Systemrack in der Obermaschinerie integriert wurden.

Bemerkungen zur Beschallung in Konzertsälen

Bei meinem Besuch beim hr in Frankfurt, noch vor der weiteren Verbreitung des Corona-Virus und den damit verbundenen Kontaktbeschränkungen in Deutschland, habe ich mit den hr-Toningenieuren Maximilian Sauer und Alexander Kolb sowie Sebastian Bähr, dem Tech-Support-Ingenieur von CODA Audio, auch über die generelle Problematik beim Einsatz von Beschallungssystemen in Konzertsälen gesprochen. Thema war vor allem, wie man die Herausforderung angehen kann, in einem Saal mit einer eigenen, speziell für akustische Musik designten Akustik mit einer Beschallungsanlage bei entsprechenden Veranstaltungen ein Qualitätsniveau erreichen zu können, das der akustischen Qualität des Saals und dem Qualitätsanspruch der Produktion gerecht werden kann.
Ein Konzertsaal oder ein Saal für konzertante, akustische Musik ist ja nicht unbedingt von vornherein ein Saal, der für elektroakustische Unterstützung geeignet sein muss. Es gibt ja ältere Konzertsäle, die zu einer Zeit erbaut wurden, als man noch gar nicht so genau wusste, was Lautsprecher später einmal sein würden. Aber auch ein modernerer Saal hat auf jeden Fall in Bezug auf beschallungstechnische Maßnahmen seine akustischen Eigenheiten, wenn er eigentlich für akustische Musik gemacht ist.

Der Große Sendesaal des Hessischen Rundfunks ist von seinem Grundkonzept primär dafür ausgelegt, dass man darin akustische Musik, also z.B. klassische oder zeitgenössische Musik, von einem Orchester gespielt, aufführen und aufnehmen kann, zunächst einmal also ohne Einsatz von Lautsprechern.

Darüber hinaus gibt es im hr natürlich auch die Big Band, die eine sehr lange und wichtige Geschichte im Hessischen Rundfunk hat. Da war natürlich schon sehr früh klar, dass man für so eine Produktion auch Lautsprecher einsetzen muss. Dies hat sich einerseits von der Beschallungstechnik her sukzessive entwickelt, es handelt sich andererseits aber auch um eine gewachsene Klangästhetik im Laufe der letzten Jahrzehnte.

Die gegenwärtige Form des Big-Band-Jazz ist nicht vergleichbar mit dem der 30er Jahre. Die Big Band spielt ein Programm, das von Swing bis Fusion reicht. Es umfasst alle möglichen Interpreten und die verschiedensten Musikstile, die natürlich auch fordern, jeweils angemessen übertragen zu werden – nicht allein vom technischen, sondern auch vom künstlerischen Aspekt her.
Das geht schon los bei Schlagzeug und Gesang. Natürlich braucht man einfach die elektroakustische Unterstützung des Gesangs, weil der Gesang schon pegelmäßig nicht gegen die ganze Rhythmusgruppe ankommen kann. Also wird die Big Band komplett mikrofoniert und wird auch komplett elektroakustisch übertragen – und das in einem Saal, der von seiner Akustik her erst einmal für die Aufführung akustischer Musik gemacht ist.

Dabei muss klar sein, dass es sich in solchen Fällen nicht allein darum handelt, die Sendesaalanlage nur zur Verstärkung der Klangkörper oder anderer Ensembles zu nutzen. Vielmehr dient die elektroakustische Anlage zu deren Klangformung. Sie wird so auch gewissermaßen zu einem Teil des Klangkörpers – das kann man vielleicht in etwa vergleichen mit einem Gitarrenverstärker, der auch nicht eine reine Verstärkungs- und Beschallungseinrichtung ist, sondern eher ein Teil des Instruments und oft einen wesentlichen Teil des Instrumentenklangs prägt.

Gerade im Bereich Jazz/Fusion soll die elektroakustische Anlage im Großen Sendesaal die Möglichkeit einer präzisen Gestaltung bieten, die sich durchaus auch an CD-Produktionen orientieren kann.

Regielautsprecher RL921 von Musikelectronic Geithain

Die Problematik bei der Umsetzung dieses Anspruchs besteht unter anderem darin, dass in so einem Saal die Raumakustik so gemacht ist, dass zunächst einmal das, was auf dem Podium passiert, akustisch ins Publikum transportiert wird, inklusive passender Nachhallzeit, früher Reflexionen und so weiter. Das heißt alles, was man auf der Bühne an Backline, Monitor und sonstigem elektroakustischen Equipment hinstellt, wird akustisch übertragen, auch wenn man gar nicht will, dass es übertragen wird.

Daher kann man nicht einfach hergehen und lautsprechertechnisch etwas aufbauen und hoffen, dass es schon irgendwie gut werden wird. Vielmehr hat man einen Saal mit klanglichen Eigenschaften vor sich – die ja auch erwünscht sind – und muss schauen, wie man tontechnisch damit umgeht. Dazu gehört auch die Frage, was für eine Art von Klangästhetik man in so einem Saal haben möchte. Es ist ja von Anfang an klar, dass man nie einen trockenen Raum haben wird, in dem man dann wie in einem Club die Musik laut übertragen kann.
Vielmehr hat man mit den Lautsprechern eher eine weitere, hoch qualitative Klangquelle im Raum und man hört gleichzeitig auch die Akustik des Sendesaals. Das gehört dazu, man hört den Saal, und das soll auch so sein, denn als Aufnahmeraum ist er ja genau dafür auch gemacht.
Gleichzeitig soll aber natürlich die Möglichkeit gegeben sein, über Lautsprecher ganz klar bestimmte Signale in den Saal zu übertragen, und zwar gut hörbar und nicht schwammig. Es ist also wichtig, bei so einem Raum, der nicht ohne Grund so designt ist wie er ist, den Eigenklang zu erhalten und nicht dagegen anzugehen.

Das ist natürlich für die Beschallung auch eine Herausforderung, übrigens auch für den Beschallungsplaner von CODA Audio bei der Konzeption. Das heißt auch: Je schlechter das Signal ist, und je mehr man in den Raum reinschiebt und je unkontrollierter man das macht, also je mehr Flächen man anregt, von denen man vielleicht eher keine Reflexion haben will, desto schlechter wird am Ende das klangliche Ergebnis. Das sind natürlich auch Punkte, die in der ganzen Planung und Vorbereitung für diese Installation auch bedacht werden mussten.

Es war also auch nicht der Plan, es im Saal möglichst laut zu bekommen, sondern möglichst klar und gut. Es war nie der Anspruch, einfach extrem laut irgendeine Art von Musik zu beschallen, sondern das, was auf dem Podium passiert, sehr klar und sehr definiert wiederzugeben und klanglich zu formen – was natürlich Einfluss auf die Konzeption der Beschallungsanlage hatte. Basis des Konzeptes ist, dass man nicht versucht, den Saal mit der Beschallungsanlage zu dominieren, dem Saal irgendwas aufzuzwingen. Das geht garantiert schief. Man muss zusehen, dass das, was man erreichen will, sozusagen mit der Akustik des Saals funktioniert, und dass man eben auch nicht alles Mögliche realisieren kann.

Die neue Anlage bietet ja gerade auch die Möglichkeit, die Beschallung leise zu fahren, um speziell auch Details und Präzision herauszuarbeiten und durch die präzise Abdeckung auch in den hinteren Reihen eben noch einen schönen Sound anbieten zu können, so FOH-Ingenieur Alexander Kolb. Für den Toningenieur ist es wichtig, dass man behutsam an die Sache herangeht und vielleicht auch erstmal so anfängt, dass man sich zunächst den akustischen Sound anhört und dann entscheidet: was fehlt mir dabei noch, was füge ich noch hinzu. Dann kann man schön mit der Anlage arbeiten und die Beschallung gewissermaßen auch ein bisschen verstecken, damit sie sich nicht dominant in den Vordergrund drängt und der klangliche Charakter des Saals erhalten bleibt. Das kann z.B. auch bei Neuer Musik wichtig werden, bei der häufiger akustische Instrumente eingebunden sind, die dann aber in kleinen Details lauter gemacht, angehoben oder feiner gezeichnet werden können. Ähnliches gilt für Zuspielungen, die es auch oft in der neuen Musik gibt. Um da alle Klangkomponenten auszubalancieren, hilft es meist auch, die akustischen Instrumente etwas anzuheben. Da ist eigentlich die englische Bezeichnung „Sound Reinforcement“ treffender als der deutsche Begriff „Beschallung“.

Was natürlich sehr wichtig war, um die Beschallungsanlage nicht zu laut machen zu müssen, war es, den (Direkt-)Schall an alle Zuhörerpositionen möglichst gut und gleichmäßig zu verteilen, ohne dabei den Raum zu sehr anzuregen. An der Stelle kam es den Fachplanern von CODA Audio sehr entgegen, dass es dank der ultrakompakten Abmessungen und des geringen Gewichts der TiRAY-Elemente möglich war, jedes Array trotz der vorgegebenen Längen- und Gewichtsbeschränkung aus nicht weniger als 12 Arrayelementen aufzubauen. Das ist deutlich mehr, als mit Systemen auf Basis von 6,5″-Chassis möglich wäre und ermöglichte eine sehr genaue Anpassung des vertikalen Abstrahlverhaltens der Arrays auf die zu versorgenden Hörflächen und auch die von der Beschallung auszusparenden Bereiche des Saals. Wenn man hinten im Saal steht, auf der Ebene, wo normalerweise der FOH-Platz ist, und geht dann hoch auf den Balkon, hört man deutlich, dass man aus dem Versorgungsbereich der PA heraus läuft, was ja so geplant ist, damit das Beschallungssystem keine Rückwürfe von der Saalrückwand anregt.

Durch die FIR-Entzerrung sind die Systeme wie gewünscht sehr neutral, haben durch das linearphasige Verhalten eine sehr saubere Impulsantwort. Das spiegelt sich natürlich insbesondere im Transientenverhalten wider.

Als Saalmischpult kommt ein Yamaha CL5 zum Einsatz, für kleinere Veranstaltungen auch ein QL1. Es wird derzeit noch für jede Veranstaltung aufgebaut, soll demnächst aber fest am FOH-Platz installiert werden. Daher war für die Beschallungsanlage auch eine Dante-Anbindung wichtig für die Integration in eine Gesamtvernetzung. Die Netzwerkverkabelung, insbesondere auch für das Dante-Audionetz, ist in Regie und Saal fest installiert. Die überwiegende Zahl der Veranstaltung wird von hauseigenem Personal gefahren, an die weit verbreiteten Yamaha Mischpulte machen es aber auch Gastmischern leicht, sich schnell mit der Bedienung der Beschallungsanlage vertraut zu machen. In solchen Fällen ist aber immer auch ein Systemingenieur des hr dabei, falls es einmal Probleme geben sollte.

Zusammenfassung

Elektroakustische Unterstützung in einem Konzertsaal, oder wie im vorliegenden Fall in einem Saal für die Aufnahme konzertanter Musik, ist keine einfache Angelegenheit, weil man sich bei der Konzeption und beim Betrieb der Anlage im klaren darüber sein muss, dass der Raum seine eigene, wohl austarierte Akustik hat, und die Tonanlage mit dieser zusammenarbeiten muss. Daher ging der Hessische Rundfunk bei der Auswahl der neuen Tonanlage sehr sorgfältig vor und entschied sich erst nach sorgfältigen Prüfungen, darunter einer Erprobung vor Ort und weiteren Kriterien, für das TiRAY-System von CODA Audio – das alle Anforderungen erfüllen konnte, sowohl hinsichtlich der Klangqualität, als auch der Versorgung der verschiedenen Publikumsbereiche.