Musik: Ganz Ohr

Kopfhörer und 3-D-Brille genügen: Berliner Akustikforscher erschaffen den virtuellen Konzertsaal.

Als Claude Debussy sein erstes und einziges Streichquartett komponierte, befand er sich in einer schweren Krise. Er saß in seinem schäbigen Appartement im legendären Pariser Stadtteil Montmartre fest und kam kaum über die Runden. Und dennoch schrieb er dieses Musikstück. Das Quatuor à Cordes in g-Moll gilt sowohl im Schaffen von Debussy als auch in der Musikgeschichte als ein Wendepunkt von der Romantik hin zur Moderne.

Und so ist es vielleicht kein Zufall, dass Hans-Joachim Maempel das Werk für sein Projekt ausgewählt hat. Vor wenigen Tagen hat der Akustik-Experte vom Staatlichen Institut für Musikforschung in Berlin einen virtuellen Konzertsaal vorgestellt, in dem man Debussys Streichquartett je nach Bedarf in einem von sechs verschiedenen Konzertsälen lauschen kann, ohne auf das Ambiente und den speziellen Klang des Raumes jeweils verzichten zu müssen. Damit möchte Maempel für Studien in einigen Zweigen der Musikwissenschaften ebenfalls eine Wende einläuten - hin zur einer modernen, präzisen Methodik in der Forschung.

Man weiß, dass der Bauchredner spricht, nicht die Puppe. Wieso funktioniert der Trick dennoch?

Zum Beispiel war es bisher kaum möglich, das Erlebnis Musik als gemeinsame Erfahrung von Auge und Ohr zu untersuchen. Die Sinneseindrücke unterscheiden sich zu sehr, als dass man sie direkt miteinander vergleichen könnte. "Äpfel und Birnen", sagt Maempel. Und trotzdem befasst sich die Forschung schon lange mit dem Wechselspiel von Sehen und Hören. "Es ist zum Beispiel bekannt, dass es sogenannte cross-modale Effekte gibt, also einen Einfluss des Sehens auf das Gehör und umgekehrt", sagt der Tonmeister. Damit werde etwa erklärt, warum ein Betrachter zwar weiß und im Grunde auch hört, dass ein Bauchredner selbst spricht, und nicht seine Puppe. Der Blick auf die Puppe erzeugt dennoch den Eindruck, als würde sie tatsächlich reden. Wie groß der Anteil des Visuellen am Hörerlebnis aber wirklich ist, ob und wie er sich zum Beispiel beim Hören klassischer Konzerte niederschlägt, blieb nebulös. Und genau solche Probleme will Maempel mit seinem Projekt lösen.

Auf den ersten Blick mutet der virtuelle Konzertsaal gar nicht so futuristisch an, wie der Name suggeriert. Lediglich ein paar spezielle Kopfhörer sind nötig. Dazu kommt eine Brille, die etwas bessere räumliche Bilder erzeugt als die 3-D-Brille im Kino. Und es gibt einen Stuhl, auf dem der Konzertbesucher Platz nimmt, um dem zweiten, bewegten Satz von Debussys Streichquartett zu lauschen. Gleichzeitig sieht er auf der virtuellen Bühne die Musiker beim Spiel; diese Aufnahme wird hineinprojiziert. Zur Auswahl stehen sechs virtuelle Konzertsäle: mit der Komischen Oper, dem Renaissance-Theater, der Jesus-Christus-Kirche und dem Konzerthaus sind vier Berliner Institutionen dabei. Außerdem kann sich das Ein-Mann-Publikum ins Leipziger Gewandhaus oder in die Basilika des Klosters Eberbach nahe Eltville am Rhein versetzen lassen. Und hört dann die Musik genau so, wie sie in diesen Räumen auch klänge, säße man tatsächlich darin. Hart und hohl wie im Gemäuer des Klosters. Oder weich wie im plüschigen Ambiente der Komischen Oper.

In einem reflexionsarmen Raum lassen sich "trockene" Tonspuren ohne Nachhall aufzeichnen. Die Akustik realer Spielorte wird danach künstlich beigemischt.

(Foto: Hans-Joachim Maempel)

Das hört sich sehr verlockend nach grenzenlosem Musikgenuss ohne weite Reisen und teure Eintrittskarten an. Vielleicht ist es irgendwann auch so weit, es gibt zumindest erste Überlegungen, den virtuellen Konzertsaal in Museen auszustellen. Aber Maempels Ziel ist die Grundlagenforschung, und der technische Aufwand, den der Akustikforscher dafür betrieben hat, spiegelt diese Ambitionen.

Da ist zunächst die Optik: Wer schon einmal die Panoramabildfunktion seines Fotoapparats genutzt hat, weiß ungefähr, wie man einen Raum im 180-Grad-Winkel abbilden kann. Die Kamera macht rundum viele Fotos und setzt sie dann übereinanderliegend zusammen. Solche Aufnahmen ergeben perspektivisch verzerrte Abbildungen und sind für eine räumliche Darstellung ungeeignet. Maempel und sein Team haben deshalb aktive stereoskopische Fotografie genutzt, um aus vielen, je ein Grad breiten Streifen das Konzertsaalpanorama zusammenzusetzen. Zusammen mit der 3-D-Brille fühlt sich der Betrachter, als säße er wirklich zum Beispiel im Gewandhaus in Leipzig.

Wie aber hört er das Gewandhaus? Ganze Räume in das Ohr des Hörers hineinzuprojizieren ist technisch deutlich anspruchsvoller, als dem Auge in drei Dimensionen einen Konzertsaal vorzugaukeln. Es wird auch nicht einfacher dadurch, dass Maempel das Streichquartett nicht in jedem Haus aufnehmen wollte, sondern sich dafür entschied, das immer gleiche aufgezeichnete Stück an die komplexen akustischen Eigenschaften der einzelnen Orte anzupassen. Maßgeblich ist der sogenannte Nachhall, also die Summe aller hörbaren Reflexionen eines Tons oder Geräuschs, die entstehen, wenn Schallwellen aus der Originalquelle auf Wände oder Hindernisse prallen, in verschiedene Richtungen streuen, wieder auf Hindernisse prallen - und so weiter, bis sie mehr oder weniger rasch verklungen sind.

Die Zeit, bis der ursprüngliche Ton um 60 Dezibel an Lautstärke abgenommen hat, nennt man Nachhallzeit. Sie wird, wie der Raumklang insgesamt, von einer ganzen Reihe von Eigenschaften bestimmt. Das fängt mit der Höhe, Größe und Form des Raums an und endet noch nicht einmal mit den Materialien, aus denen die Wände oder selbst die Stühle bestehen und die den Schall unterschiedlich stark schlucken. Auch die Zuschauer reflektieren und absorbieren mit ihren Körpern den Schall.

Für das Raumklangprofil braucht man eine Schreckschusspistole und einen Holzkopf

So kommt jeder Sitzplatz im Saal zu seinem eigenen Raumklangbild. Dazu verändert jede Drehung des Kopfes an einem festen Ort das Klangbild einmal mehr. Wie lässt sich so etwas aufzeichnen? "Wir haben dafür auf die mehr als 50 Jahre alte Methode des Kunstkopfes zurückgegriffen", sagt Maempel. Diese Dummy-artigen Holz- oder Plastikschädel ermöglichen realistische Stereoaufnahmen, wie sie auch von menschlichen Ohren wahrgenommen würden. Dazu werden die Mikrofone schlicht in die Gehörgänge des Kunstkopfes gesteckt. Sitzt ein Sprecher oder Musiker schräg rechts vor dem Kunstkopf, registrieren die Mikrofone dies durch das zeitliche und energetische Muster der auftreffenden Schallwellen auch genau so. Bewegt sich die Schallquelle oder wird der Kunstkopf gedreht, zeichnen die Mikrofone die Veränderung des Raumklangbildes auf.

Das Überraschende daran ist, dass sich die komplexe Akustik eines Raumes mit einem Kunstkopf schon anhand weniger Töne erfassen lässt. Oder, wie man es früher noch machte, anhand eines Schusses aus der Schreckschusspistole. "Als ich meine Stelle antrat, bekam ich noch eine Schatulle mit dieser Pistole überreicht", erinnert sich Akustikforscher Maempel. Anhand der so erstellten akustischen Fingerabdrücke konnte er dann eine einzige Aufnahme des Streichquartetts in jeden der virtuellen Säle übertragen, ebenso wie eine Sprechersequenz. Beide Aufzeichnungen fanden in einem reflexionsarmen Raum statt.

"Solche Aufnahmen sind nachhallfrei", erklärt Maempel. Um die auch "trocken" genannte Tonspur in den gewünschten Raum zu versetzen, wird sie dem ermittelten akustischen Profil angepasst. Der räumliche Höreffekt entsteht aber nicht durch eine Veränderung des Tons selbst. Sondern allein dadurch, dass die Schallwellen zeitlich versetzt und mit veränderter Stärke auf die Trommelfelle treffen.

Ob sich der ganze Aufwand lohnt? Unter Kollegen ist die Begeisterung jedenfalls groß. "Ich halte das Projekt für sehr wichtig", sagt Wolfgang Auhagen von der Universität Halle. Die audiovisuelle Wahrnehmung sei bislang vernachlässigt worden, fast nur für Filme oder Filmmusik wurde sie untersucht. Der angesehene Musikpsychologe kann sich gut vorstellen, das System für eigene Experimente zu nutzen - falls es gelänge, den virtuellen Konzertsaal noch etwas handlicher zu gestalten.

Maempel selbst hat die ersten Experimente nun bereits hinter sich und schon eine Frage beantwortet: Eine Testreihe mit Zuhörern im virtuellen Konzertsaal ergab, dass der Blick auf Saal und Musiker das Hörerlebnis so gut wie gar nicht beeinflusst. Man könnte das Konzert also genauso gut mit geschlossenen Augen hören. "Das ist erstaunlich, wenn man an die angeblichen cross-modalen Effekte denkt", sagt Maempel. Und leitet auch schon einen praktischen Ratschlag ab. "Architekten wären sicher gut beraten, beim Bau von Konzertsälen noch mehr Wert auf akustische Merkmale zu legen."