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Mehrkanal-Sound mit verteilten Lautsprechern

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In Arbeit . . .

Einführung

Die Methoden mobiler und stationärer Soundwiedergabe sowie deren Nachteile bzw. Einschränkungen bei Modellbahnanlagen werden beschrieben, um bei der Entscheidung für eine oder mehrere geeignete Methoden zu helfen.

Im Hauptteil Mehrkanal-Audio-Bearbeitungs-Programm Audacity wird erläutert, wie die Sounddateien für die favorisierte Soundmethode Mehrkanal-Sound mit verteilten Lautsprechern erstellt werden können.

  • Hinweis: Die Screenshots dieser Beschreibung können durch Doppelklick in Originalgröße dargestellt werden.

Mobile Sounddekoder

Die grundsätzlichen Eigenschaften z.B. in Loks montierter Sounddekoder werden als bekannt angenommen und nicht weiter betrachtet. Sounddekoder in Fahrzeugen diverser Hersteller bieten u.a. auch Bahnhofsansagen und andere Sounds, deren Quellen beim realen Vorbild nicht die Bahnfahrzeuge selbst sind.

Es gibt aber auch Nachteile von Sounddekodern, sodass Moba-Betreiber sie ggf. nach einiger Zeit nur noch spordisch aktivieren:

  • Die klanglichen Grenzen der Wiedergabe über die Lautsprecher in den Fahrzeugen sind je nach Art der Sounds weniger zufriedenstellend.
  • Die Standard-Sounds werden wegen fehlender Individualität nach einiger Zeit langweilig.
  • Individuelle Anpassungen sind oft garnicht möglich oder auch nur eingeschränkt über herstellerspezifische Soundprojekte und ggf. nur mit speziellen, zusätzlich zu erwerbenden Programmiergeräten zu realisieren.

Allgemein gibt es noch das Problem, dass insbesondere bei älteren Modellen und kleinen Maßstäben Nachrüstungen von Sound in Fahrzeugen nicht möglich sind oder mit hohem Aufwand und Risiken verbunden sind und deshalb unterbleiben.

Trotzdem können in den genannten Fällen mit einem Soundsystem und stationären Lautsprechern befriedigende und gute Sound-Effekte erzielt werden. Das gilt insbesondere für Sounds, die in der Realität stationäre Quellen haben. Beispiele sind Bahnhofsansagen, Industriegeräusche, Kirchenglocken, Bahnschranken, akustische Signale, Geräuschkulissen von BWs uvm.

Es kann auch gewünscht sein, dass passend zu den Szenarien an mehreren Stellen gleichzeitig unterschiedliche Sounds wiedergegeben werden sollen.

Stationäre Soundmethoden

Soundboxen

Soundboxen und elektronische Module werden von diversen Herstellern angeboten. Diese Geräte, Module und Bausätze haben einen Anzahl an fest programmierten modellbahntypischen Sounds und/oder es können eigene Sounddaten geladen werden. Es ist meistens nur ein Lautsprecher eingebaut bzw. anschliessbar und es kann gleichzeitig nur ein auszuwählender Sound abgespielt werden. Wenn damit nur gezielt ein bestimmtes oder mehrere auf der Anlage benachbarte Objekte mit Sounds bedient werden sollen, können solche Soundboxen einfachen Ansprüchen genügen.

Audio-Ausgänge von PC, Laptop usw.

Werden Audiosignale z.B. von PC, Laptop, mp3-Player usw. verwendet, sind damit objektbezogene Sounds wie bei den genannten Soundboxen mit einem (mono) Lautsprecher möglich. Bei einer Stereo-Wiedergabe mit zwei Lautsprechern, die über die Anlagenbreite ein akustisches Panorama erzeugen ergibt sich damit ein globales Klangbild, dass nur einen diffusen Soundmix erlaubt. Werden beide Lautsprecher gezielt bei zwei Objekten positioniert, kann diesen unabhängig eigener Sound zugeordnet werden, wenn entsprechend aufbereitete Zweikanal-Sound-Dateien verwendet werden.

Signalverteiler

Mit Selbstbaulösungen können steuerbare Signalverteiler realisiert werden. Dabei wird ein Audioausgang von PC/Laptop z.B. über Relais auf einen von mehreren Lautsprechern geschaltet.

Die Steuerung dieser Signalverteilung erfolgt in Rocrail z.B. mit Aktionen, die

  1. über Schaltdekoder-Ausgänge jeweils ein Relais aktivieren und damit den Audiosignalweg zum Lautsprecher schalten
  2. das Audio-Abspielprogramm mit der gewünschten Sounddatei von PC/Laptop starten.
  • Hinweise:
    Mit Signalverteilern dieses Prinzips kann nur ein Sound über einen Lautsprecher wiedergeben werden.
    Bei entsprechender Modifikation für eine getrennte Steuerung von zwei Kanälen ist mit entsprechend aufbereiteten Zweikanal-Sound-Dateien die gleichzeitige Wiedergabe von zwei Sounds über zwei Lautsprecher möglich.
    Bei der Definition der Aktionen kann es sehr aufwendig sein, vorzeitige Unterbrechungen durch zu frühes Umschalten von Relais zu verhindern.

Surround-Sound-Systeme

Soundkarten und USB-Geräte für 5.1- und 7.1-Surround-Sound erlauben die getrennte Ansteuerung von 6 bzw. 8 Ausgängen. Solche Lösungen haben den Vorteil, dass keine Relais-Steuerungen erforderlich sind, wenn die verfügbaren Ausgänge dem Bedarf genügen.
Mit Multisession-Abspielprogrammen ist auch die gleichzeitige und überlappende Wiedergabe an allen Ausgängen mit verschiedenen Sounds möglich.

Sound-Dateien

Die Verfügbarkeit von Sound-Dateien die ggf. entsprechend der o.g. Möglichkeiten mehrkanalig aufbereitet sind, ist zwingende Voraussetzung für die zuvor genannten Systeme.

Mit Hilfe von mehrkanalfähigen Audio-Bearbeitungs-Programmen können die Sounds so aufbereitet werden, dass je nach Sound-System 2, 6 oder 8 verschiedene Signale gleichzeitig über entsprechend zugeordnete Kanäle und angeschlossene Lautsprecher abgespielt werden können.

Es ist auch möglich, "wandernden" Sound herzustellen. Dabei wird bei der Audio-Bearbeitung ein Sound während seiner Laufzeit über zwei oder mehr Spuren überblendend gemischt, sodass über die Lautsprecher eine Bewegungs-Effekt erzielt werden kann. Wenn sich an der Fahrtstrecke eines Zuges mehrere Lautsprecher befinden, über die ein "wandernder" Sound möglichst synchron zur Zugbewegung abgespielt wird, können Lok oder Zug als sich bewegende Schallquelle wargenommen werden.

Mit Multisession-Abspielprogrammen können auch einzelne Sounds getrennt gestartet aber gleichzeitig und überlappend auf jeweils einem oder mehreren der Ausgänge abgespielt werden.

Mehrkanal-Audio-Bearbeitungs-Programm AUDACITY

Audacity hat sich als Freeware-Audio-Bearbeitungs-Programm bewährt. Im Rahmen dieser Beschreibung wird die Bedienung von Audacity nur soweit dargestellt, wie es für den o.g. Mehrkanalbetrieb, die Zuordnung von Sound zu Kanal/Ausgang (Lautsprecher) und für die Erzeugung von "wanderndem" Sound benötigt wird.

Für Download, Installation, Grundlagen der Bedienung und weitere Funktionen siehe: deutsche Audacity-Homepage

:!: Für das weitere Vorgehen werden Grundkenntnisse der Bedienung von Audacity vorausgesetzt.

Zuordnung von Sound zu Kanal/Ausgang

Abhängig vom verwendeten Soundsystem können als Anzahl der "Ausgangs-Kanäle" einer Sounddatei nur folgende Werte praktisch genutzt werden:

Sound-
System
Kanäle bzw.
Lautsprecher
Mono 1
Stereo 2
Quadro 4
5.1-Surround 6
7.1-Surround 8

Beispiel

Für das folgende Beispiel einer Zuordnung wird unterstellt, dass in einer Audacity-Spur der aufgenommene oder aus einer anderen Quelle importierte Sound in zeitlicher Länge, ggf. mit Ein-/Aus-Blendung und Klang fertig bearbeitet vorliegt:

Mono-Sound als eine Spur in Audacity.

Das Audacity-Menü Datei → Audio exportieren … öffnet diesen Dialog:

  1. Für alle Beispiele in dieser Beschreibung wird der Dateityp WAV 16-bit PCM auswählt.
    Nicht alle Dateitypen unterstützen Multikanal-Sound, "mp3" z.B. nur zwei Kanäle.
  2. Den gewünschten Ordner auswählen.
  3. Den gewünschten Dateinamen eingeben.
  4. Mit "Speichern" bestätigen

Das öffnet den Dialog "Erweiterte Misch-Optionen":

Ist nur eine Spur definiert, erscheint diese Standard-Einstellung.

In diesem Dialog kann die Anzahl der Kanäle und die Zuordnung der Spuren festgelegt werden.
Für dieses Beispiel gilt:

  1. Der Sound soll als Zweikanal/Stereo-Sounddatei gespeichert werden.
  2. Der "Kanal 1" soll stumm bleiben.
  3. Der Sound soll nur im "Kanal 2" gespeichert sein.

Das wird so eingestellt:

  1. Schieber "Ausgangs-Kanäle" auf "2" einstellen.
    Dem Dialog wird dadurch "Kanal 2" hinzugefügt.
  2. Klick auf "Test" und "Kanal 1" entfernt deren Zuordnung.
  3. Klick auf "Kanal 2" stellt eine Zuordnung von "Test" zu "Kanal 2" her:


Diese Zuordnung lässt den "Kanal 1" stumm und speichert den Sound nur im "Kanal 2".
Mit "OK" wird diese Zuordnung wirksam und es öffnet sich ein Dialog zur Bearbeitung von Tag- u. Metadaten.

Einzelheiten zum Dialog siehe Audacity-Dokumentation.
Für Moba-Zwecke sind diese Daten verzichtbar und der Dialog kann direkt mit "OK" geschlossen werden.
Mit Schliessen des Dialogs wird die Sounddatei mit den zuvor definierten Eigenschaften gespeichert.

Weitere mögliche Zuordnungen

Jede in Audacity vorhandene Spur, die nicht "Stumm" geschaltet ist, wird mit Öffnen des Dialogs "Erweiterte Misch-Optionen" mit einem zugeordneten Kanal angezeigt. Eine Stereo-Spur wird mit zwei Spuren zwei Kanälen zugeordnet.
Da nur max. 32 Kanäle möglich sind, werden bei mehr als 32 Spuren nur die ersten 32 Spuren kanälen zugeordnet. Überzählige Spuren erhalten keine Zuordnung.

Im Dialog können

  1. die Anzahl der "Ausgangs-Kanäle" unabhängig von der Anzahl der Spuren auf 1 bis max. 32 eingestellt werden.
  2. alle Zuordnungen der Spuren zu Kanälen beliebig geändert werden.
  3. Spuren jeweils mehreren Kanälen zugeordnet werden.
  4. Spuren und Kanäle jeweils ohne Zuordnung bleiben.
Beispiele für Zuordnungen von Spuren und Kanälen in 7.1-Surroundsound-Dateien
Spur 1 → Kanal 7 Spur 1+2 → Kanal 5 Spur 1 → Kanal 1
Spur 2 → Kanal 2
Spur 1 → Kanal 6
Spur 2 → Kanal 4

Die folgende Tabelle zeigt die in Datei-Formaten für 7.1-Surroundsound genormte Zuordnung der Datei-Kanäle zu den Soundsystem-Ausgängen:

7.1-Surroundsound
Audacity
Kanal
Ausgang
Lautsprecher
1 FRONT L
2 FRONT R
3 SUB
4 C
5 REAR L
6 REAR R
7 SIDE L
8 SIDE R

Die Tabelle gilt auch für 5.1-Surroundsound, dabei enfallen die Kanäle 7 u. 8.

Sounddateien mit dynamischem / "wanderndem" Sound erzeugen

Wenn ein Sound über zwei oder mehr Spuren überblendet wird, kann damit bei entsprechender Positionierung der zugeordneten Lautsprecher ein Bewegungseffekt erreicht werden.

Angenommenes Beispiel:
Ein Zug befährt die Strecke zwischen zwei Haltepunkten immer mit dem gleichen Geschwindigkeitsprofil, d.h. vom Start in Haltepunkt "A", der Beschleunigung, der Reisegeschwindigkeit, dem Abbremsen und dem Halt in Haltepunkt "B" ist die Zeit immer gleich.

Erzeugen des "wanderndem" Sounds:

  • In einer Spur wird ein Sound mit der gleichen Zeit und passend zu dem Geschwindigkeitsprofil erstellt.
  • Der Sound wird in eine zweite Spur kopiert.
  • Die erste Spur wird mit den Effekt-Werkzeugen bis ca. 2/3 der Gesamtlänge ausgeblendet.
  • Die zweite Spur wird ab ca. 1/3 der Gesamtlänge eingeblendet.
  • Die Parameter für Aus- und Einblendung sind so zu wählen, dass die beiden Lautsprecher in der Strecken-Mitte den Schalleindruck eines Lautsprechers an den Haltepunkten erzeugt.
  • Hinweis: Mit den Standard-Effekten "Ausblendung" und "Einblendung" ist das gewünschte Überblendungs-Profil nicht zu erzielen.
    Dafür wird das Plugin "Adjustable Fade" (Einstellbare Überblendung) benötigt, das zusätzlich installiert werden muss.
    Die Plugin-Installation ist in der Audacity-Dokumentation beschrieben.
Screenshots und weitere Hinweise werden noch erstellt . . .


Hinweise zur Hardware

images-na.ssl-images-amazon.com_images_i_71y2bjd_2bi1l._ac_ul115_.jpg Nachzurüstende 7.1-externe-USB-Soundkarten (Bild rechts) gibt es je nach Ausführung für ca. 15 bis 30€.

  • Hinweis: Interne PCI-Soundkarten sind oft sehr viel teurer, da sie z.T. mit erheblichem Hardware-Aufwand viele nostalgische Standards zur synthetischen Klangerzeugung z.B. für PC-Spiele unterstützen (Soundblaster usw.). Diese Funktionen finden aber beim Moba-Betrieb keine Verwendung und daher ist eine solche Investition verzichtbar.
    Bei Laptops, Raspberry Pi usw. sind solche (internen) Lösungen garnicht verwendabr.
  • Vorsicht:
    Es gibt USB-Soundkarten ("Sticks"), die das 7.1-Soundsignal nur virtuell für eine zweikanalige Kopfhörer-Wiedergabe aufbereiten.
    Der hier beschriebene Betrieb mit 8 Lautsprechern, ist mit solchen USB-Sound-"Sticks" nicht möglich.

images-na.ssl-images-amazon.com_images_i_61qhfp96cil._sl1216_.jpg microsites.pearl.de_i_07_px3639_2.jpg Die Ausgänge von Soundkarten liefern häufig nur Line-Pegel. In diesen Fällen sind für die Lautsprecher externe Verstärker erforderlich. Für Moba-Anforderungen genügen aber kleine Aktiv-Lautsprecher (Bild rechts), die wesentlich preisgünstiger sind, als andere Lösungen (ca. 7€/Paar bzw. ca. 30€ für 4 Paare = 8 Lautsprecher).

Alle Komponenten für ein Soundsystem ab USB-Anschluss von PC/Laptop ist mit 7.1-USB-Soundkarte, Aktiv-Lautsprechern und deren USB-Stromversorgung (Bild ganz rechts) für ca. 50 bis 60€ erhältlich.
Die genannten Preise sind typische Werte im Februar 2020.

userpages/rainerk/multi-channel-sound-de.txt · Last modified: 2020/02/18 21:30 by rainerk