Stadion Mönchengladbach: Signalverarbeitung, Signalrouting

Stadion Mönchengladbach – Der Borussia-Park in der Totalen

Stadion Mönchengladbach Gestellschrank
Gestellschrank mit QSC Q-Sys Core und einigen Systemendstufen

Die Signalverarbeitung für die neue Beschallungsanlage im Stadion Mönchengladbach übernimmt ein Q-Sys System des amerikanischen Herstellers QSC. Q-Sys ist ein Signalverarbeitungssystem, das alle Funktionskomponenten einer Tonanlage in einer Systemplattform integriert, und zwar von den Audioeingängen bis zu den Lautsprechersystemen. Da auf diese Weise die Anlagenkomponenten alle Teil eines integrierten Systems sind, kann ein auf Q-Sys basierendes Audiosystem nicht nur sehr flexibel konfiguriert werden, sondern auch für eine durchgehende Funktionsüberwachung der Systemkomponenten sorgen, was für solche Projekte sehr interessant sein kann, in denen die Beschallungsanlage auch Notfallwarnfunktionen erfüllen soll.

Ein Q-Sys System besteht aus einer Zentraleinheit, dem sogenannten Core sowie ggf. zusätzlichen I/O-Frames, die zusätzliche Schnittstellen zur Außenwelt wie etwa analoge Ein- und Ausgänge, Schnittstellen zu digitalen Audio- und Netzwerkformaten, Schnittstellen zu den Systemendstufen sowie Schnittstellen zu Audio-Netzwerkformaten, wie etwa Dante, bereitstellen. Dank eines Steckkartensystems sind Core und I/O-Frames modular aufgebaut und somit ebenfalls flexibel entsprechend den jeweiligen Anforderungen konfigurierbar.

Stadion Mönchengladbach QSC Q-Sys Core
Ansicht des QSC Q-Sys Core mit zwei zusätzlichen I/O-Frames

Im Gegensatz zu anderen Signalverarbeitungskonzepten handelt es sich bei Q-Sys um eine zentralisierte Systemarchitektur. Es gibt in einem Q-Sys System eine Zentraleinheit, eben den Core, der alle Signalverarbeitungs- und Steueraufgaben übernimmt. Entsprechend den unterschiedlichen Anforderungen, die eine Anwendung an die Signalverarbeitungsleistung und die Anzahl verfügbarer Audiokanälen stellt, gibt es verschiedene Typen von Cores, die sich hinsichtlich Signalverarbeitungsleistung und Audiokanälen unterscheiden.

Interessant ist im Zusammenhang mit den Q-Sys Cores, dass diese ihre Rechenleistung nicht mit DSPs erbringen, wie man das vielleicht annehmen könnte, sondern für diesen Zweck „normale“ Intel Mehrkern-Prozessoren verwenden, die unter einem speziell angepassten Linux-Betriebssystem laufen. Digitale Signalprozessoren (DSPs) wurden ja eigentlich zu dem Zweck entwickelt, Rechenoperationen, wie sie in der digitalen Signalverarbeitung vorkommen, besonders schnell und effizient ausführen zu können. Das war natürlich speziell zu Zeiten wichtig, als konventionelle Prozessoren noch nicht genügend Rechenleistung bereitstellen konnten.

Stadion Mönchengladbach Tonregie
Blick in die Tonregie mit Zuspielerrack, Patchfeldern, Q-Sys-Bildschirmen und den beiden redundanten Yamaha-Digitalmischpulten vom Typ QL1

Mit der Verfügbarkeit leistungsfähiger Mehrkern-CPUs relativiert sich dieser Leistungsvorteil der DSPs spürbar, so dass man heutzutage mit leistungsfähiger Standard-Hardware sogar bessere Rechenleistungen erzielt und gleichzeitig den Preisvorteil einer am Markt sehr weit verbreiteten CPU-Technologie nutzen kann.

Stadion Mönchengladbach Yamaha QL1
Eines der beiden Yamaha QL1

In der Installation im Stadion Mönchengladbach wurde das Q-Sys-System in einer voll redundanten Konfiguration eingesetzt, die sich durch redundante Cores (Main- und Backup-Core) und ein redundantes Netzwerk (QLAN A und QLAN B) auszeichnet. Das QSys-System nutzt über entsprechende Schnittstellen ein Dante-Audionetzwerk für die Signalübertragung und einen redundanten Lichtwellenleiter-Ring für den Signaltransport zu den einzelnen Verstärkerzentralen. Für diese werden die vorhandenen vier Gestellschränke auf dem Catwalk im Dach, die aus dem Bestandssystem stammen, weiter genutzt.

Dank der im Q-Sys-System integrierten Überwachung des Signalverarbeitungsystems sowie der ebenfalls integrierten Linien- und Impedanzüberwachung werden Leitungsunterbrechungen und Lautsprecherdefekte vom System erkannt und in die Technikzentrale beziehungsweise Regie gemeldet. Ein eventueller Ausfall einer Endstufe wird ebenfalls erkannt und automatisch eine Havarieendstufe eingeschleift, die das ausgefallene Gerät ersetzt.

Stadion Mönchengladbach Zuspielrack und Touchpanel
Zuspielrack (links) und Touchpanel (rechts) für das Q-Sys-System

Angesichts der erforderlichen Leitungslängen für die Lautsprecherverkabelung von den Gestellschränken zu den einzelnen Lautsprechersystemen war trotz der werksseitigen Erhöhung der Anschlussimpedanz der Lautsprecher ein Adernquerschnitt von 10mm² erforderlich, um die entstehenden Verlustleistungen sowie die Verschlechterung des Dämpfungsfaktors im Rahmen zu halten. Tatsächlich wurde von dem Viersener Kabelhersteller, der die benötigten Verbindungskabel mit einer Gesamtlänge von 6,5 km lieferte, ein spezielles Anschlusskabel („Fohlenkabel „- Anspielung auf  den Spitznamen der Fußballmanschaft Borussia Mönchengladbach) nur für diese Installation gefertigt.

Stadion Mönchengladbach programmierbare grafische Benutzerschnittstellen 1
Das QSC Q-Sys-System stellt auch programmierbare grafische Benutzerschnittstellen bereit, …
Stadion Mönchengladbach Benutzerschnittstellen 2
… die per Maus oder Touchpanel bedient werden können.

Stadion Mönchengladbach: 100V-Systeme

Neben der niederohmigen Hauptbeschallung für die Tribünenränge gibt es im Stadion Mönchengladbach auch eine in 100V-Technik ausgeführte ELA-Anlage, die auch für Durchsagen genutzt wird. Zwischen dieser ELA-Anlage und dem Q-Sys-Signalverarbeitungsystem für die Hauptbeschallung gibt es eine Anbindung, so dass bei Bedarf Durchsagen auch über die Hauptbeschallung und umgekehrt Signale für die Hauptbeschallung auch ins 100V-System ausgespielt werden können. Weitere 100V-Lautsprecher wurden in den Umgängen im Mittelrang installiert, da dieser Bereich durch die Bauweise der Tribünen akustisch von der Direktversorgung durch die Line-Arrays teilweise abgeschattet wird. Für die Versorgung dieser abgeschatteten Bereiche werden insgesamt 118 100V-Lautsprecher vom Typ AD-S6T, die ebenfalls aus dem Hause QSC stammen,eingesetzt.

Stadion Möchengladbach: Stromversorgung, Sicherstellung des unterbrechungsfreien Betriebs

Neben der bereits erwähnten Redundanz von Anlagenkomponenten für eine Toleranz gegen Komponentenausfälle gibt es in der vorliegenden Installation auch eine unterbrechungsfreie Stromversorgung zur Sicherstellung des Anlagenbetriebs auch bei Netzausfall. Während des eigentlichen Spielbetriebs läuft die Netzstromversorgung des Stadions über hauseigene Dieselgeneratoren, die im Netzparallelbetrieb zusammen mit zwei Netzeinspeisungen des Energieversorgungsunternehmens arbeiten. Im Falle eines Ausfalls der Netzstromversorgung seitens des EVU sind die Dieselgeneratoren also bereits in Betrieb und auf die Netzfrequenz synchronisiert, so dass die Umschaltung auf den reinen Generatorbtrieb ohne Verzögerung erfolgen kann.

Die Mischpulttechnik in der Regie ist ebenfalls redundant ausgelegt. Es gibt hier zwei Mischpulte, von denen das Havariepult über eine Signalumschaltung durch das Q-Sys-System sehr schnell die Funktion des Masterpultes übernehmen kann. Ergänzend dazu besteht auch die Möglichkeit, spezielle Veranstaltungen mit zwei Toningenieuren an zwei Mischpulten parallel zu fahren.

Apropos Sicherheit: Bei der vorliegenden neuen Beschallungsanlage handelt es sich ebenso wie beim Vorgängersystem nicht um eine Sprachalarmierungsanlage, sondern um eine elektroakustische Notfallwarnanlage. Die Erneuerung das Frontends, also speziell der Lautsprecherkomponenten, hat hieran nichts geändert.

Stadion Mönchengladbach Projektbeteiligte
Projektbeteiligte beim Ortstermin in Mönchengladbach (v.l.n.r.): Bern- hard Schönfuß (Wärtsilä FUNA International GmbH), Andreas Simon und Manuel Marx (beide Graner+Partner Ingenieure), Benjamin Muckel (Borussia Mönchengladbach), Georg Hofmann (dB Technologies Deutschland).

Stadion Mönchengladbach: Zusammenfassung

Durch die Zusammenarbeit des Planungsbüros Graner+Partner mit der Wärtsilä FUNA International GmbH und dB Technologies Deutschland konnte ein Beschallungskonzept für das Stadion Mönchengladbach in die Realität umgesetzt werden, das auf der Basis der Quellenreduzierung durch Einsatz stark gecurvter Line-Arrays eine hohe Sprachverständlichkeit und Klangqualität trotz nicht unbedingt förderlicher Raumakustik erreicht. dB Technologies Deutschland und RCF ist es gelungen, nach dem spektakulären Einstand im Dortmunder Signal Iduna Park ihre Line-Array Technologie auch in Form eines regulären Produktes speziell für die Beschallung von Stadien und vergleichbaren Versammlungsstätten zu etablieren. Durch das Q-Sys-Signalverarbeitungssystem von QSC und dank der redundanten Auslegung kann das neue Beschallungssystem komfortabel verwaltet und zudem auch als Teil eines elektroakustischen Notfallwarnsystems genutzt werden.