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Soundbar und Smartspeaker – 3D Audio for Home Entertainment

Inhalt

    Man sieht anhand der steigenden Anzahl an verfügbaren 3D Audio fähigen Produkten, dass immersiver Klang allmählich die Wertschätzung erfährt die er verdient. Neben Kopfhörern und dazu passenden Apps, werden vor allem immer mehr Soundbars und sogar Smartspeaker mit 3D Audio-Funktionen ausgestattet.

    Dolby Atmos ganz einfach auf der Couch genießen? Womit Kinos vor nicht allzu langer Zeit angefangen haben, Filme zu bewerben ist jetzt schon Realität im Wohnzimmer. Na gut, lassen wir die Kirche im Dorf – und die Lautsprecher im Filmpalast. Denn eine Soundbar kommt alleine natürlich nicht gegen eine komplette Kinoanlage an. Dennoch, es lassen sich erstaunlich immersive Hörerlebnisse mit diesen Geräten erzielen. Was du zu diesem Thema alles wissen solltest erfährst du hier.

    Soundbar oder Smartspeaker, was ist der Unterschied?

    Aufgrund ihrer – in der Biologie würde man sagen Artverwandtschaft – widmet sich dieser Artikel Soundbars und Smartspeaker. Die kompakt gebauten Wiedergabesysteme erfreuen sich derzeit großer Beliebtheit und Testberichte sind immer gefragter. Es wird akzeptabler bis sehr guter Klang in einem vergleichsweise platzsparenden und mitunter günstigen System geboten. Womöglich einer der Erfolgsrezepte dieser Produkte.

    Eine vor allem im Kontext von VRTonung relevante Gemeinsamkeit ist die Unterstützung von 3D Audioformaten die einige dieser Speaker mittlerweile bieten.
    Doch wo liegen jetzt die Unterschiede? Grob gesagt im Anwendungsbereich. Klar, über alle lässt sich Musik abspielen, etc.

    Smartspeaker in ihrer natürlichen Umgebung

    Doch wie die Bezeichnung Smartspeaker schon verrät, verfügen diese Geräte über eine "smarte" Komponente. Üblicherweise einem Voice Userinterface wie z.B. Alexa, Siri oder dem Google Assistant. Hier gibt es also verschiedenste Hersteller, die ihren bereits existierenden Assistenten in einen Homepod, Echo* oder Nest gepackt haben.

    Auch die Möglichkeit mehrere dieser Geräte miteinander zu kombinieren fällt wohl in diesen Smart-Begriff. Man könnte Smartspeaker also als intelligente Alltagslautsprecher bezeichnen. Alltagslautsprecher deshalb, weil es sich meist um handliche Speaker die keinen High-Fidelity Klang anstreben handelt. Sondern eher beispielsweise zum Musikhören nebenbei genutzt werden. Zu finden sind Smart Speaker also vom Wohnbereich über das Bad bis hin zum Schlafzimmer. Wenn man will, auch alles gleichzeitig, aus allen Richtungen.

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    Eine Soundbar fühlt sich vor allem hier heimisch

    Soundbars nutzen viele Menschen hingegen in Kombination mit Fernsehgeräten und ist meistens auch nur genau dort unter dem Bildschirm zu finden. Grund ist, dass man hier eine höhere Klangqualität als beim eingebauten Lautsprecher des TVs erwarten kann. Außerdem gibt es mittlerweile ein großes Angebot an Surround Sound Wiedergabe und sogar Dolby Atmos Soundbars. Dadurch wird das Fernseherlebnis natürlich drastisch verbessert, doch dazu später mehr.

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    Die praktischen Konzepte zur immersiven Klangwiedergabe

    Die zentrale Frage für die Meisten wird an dieser Stelle vermutlich sein, wie überhaupt einhüllender Klang von so einem einzelnen Gerät erzeugt werden kann? Schließlich hat man ja scheinbar nur einen Lautsprecher auf einer Position. Doch tatsächlich haben diese Audio Geräte fast magische Fähigkeiten, die den dreidimensionalen Klang im ganzen Raum verteilen.

    Früher hat man für ein 5.1 Surround Klangbild mindestens fünf Lautsprecher mit einem Subwoofer gebraucht. Das ist zur Verkabelung und Aufstellung im Raum recht unpraktisch. Wohl einer der Gründe, wieso sich diese Variante nicht durchsetzen konnte. Doch mit innovativer Audioforschung wurden zwei technische Neuheiten geschaffen.

    Hierfür gibt es zwei Konzepte die im Folgenden kurz erläutert werden.

    Beamforming – der akustische Scheinwerfer

    Unter Beamforming versteht man das Absenden von gebündelten Schallquellen, die auf reflektierende Oberflächen gestrahlt werden. Dadurch entstehen akustische Spiegelquellen, welche man nicht von der eigentlichen Schallquelle wahrnimmt. Ein bisschen als strahlt man einen Scheinwerfer nicht direkt auf sein Objekt, sondern indirekt auf die Wand, womit das Licht diffus im Raum verteilt wird.

    Die Bündelung erfolgt durch die Erzeugung von konstruktiven und destruktiven Überlagerungen von Schallwellen. Bei der Schallabstrahlung entstehen in der jeweils gewünschten Richtung konstruktive Interferenzen, während sich die Schallwellen an den restlichen Stellen destruktiv überlagern. Einfach gesagt, werden die Wellenformen so angepasst, dass Schall genau dort entsteht, wo man ihn haben möchte. Hier also um den Zuhörer herum, während der Rest des Raums möglichst wenig Schall abbekommt, wo dieser sowieso nicht gebraucht wird.

    Durch diskerte, also individuell arbeitende Lautsprecher können mehrere Kanäle in unterschiedliche Richtungen gestrahlt werden. Dadurch entsteht die Möglichkeit zur Reproduktion von Surround-Mischungen und 3D-Audio über Stereo hinaus. In den Geräten ist also nicht nur ein Lautsprecher eingebaut sondern mehrere. Diese sind etwa nach links, rechts, zur Seite und nach oben gerichtet.

    Die allermeisten 3D Audio fähigen Soundbars und Smart Speaker nutzen diese Technologie. Da man hier mit Spiegelquellen, also (Wand-) Reflektionen, arbeitet, spielt natürlich der Raum eine wesentliche Rolle. In einem schalltoten Raum würde diese Technologie also gar nicht funktionieren. Doch wie schon erwähnt, werden diese Produkte meist in Wohnräumen genutzt. Dort herrscht eine durchaus natürliche und gewollte Verhallung des Raumklangs.

    Crosstalk Cancellation – Saubere Trennung von links und rechts

    Den Begriff binaurales Audio kennt man hauptsächlich in Kombination mit Kopfhörern. Es wird – obwohl man nur zwei Audiokanäle nutzt – ein dreidimensionaler Eindruck erzeugt. Clevere Algorithmen berechnen also: Wie müsste der Ton jeweils für unser linkes und rechtes Ohr klingen, damit der Ton nicht nur von vorne wahrgenommen wird?

    Dieses Prinzip lässt sich auch für Lautsprecher nutzen. Heißt mit der richtigen Mathematik im Hintergrund, kann ein Lautsprecher so klingen, als würde er hinter einem stehen. Auch wenn sich dieser vor einem befindet. Verrückt oder?

    Das heißt also, es werden Audiosignale abgespielt die mit einer HRTF (Head Related Transfer Function) encodiert werden. Da die HRTF alle Richtungsinformationen enthält, setzt dies voraus, dass der rechte Kanal nur vom rechten Ohr gehört wird und für Links das Gleiche – wie eben bei der Wiedergabe von binauralem Audio über Kopfhörer.

    Natürlicherweise kommt es bei Lautsprechern zu Übersprechungen, d.h. im Normalfall hören irgendwo beide Ohren das Signal beider Kanäle. Um diesem Effekt entgegenzuwirken wird die Crosstalk Cancellation verwendet. Dabei wird ein zum Übersprechsignal gegenphasiges Signal abgespielt, sodass es zur Auslöschung kommt. Heißt auf dem linken Ohr kommt das Signal vom linken Audiokanal an, minus dem Signal, das nur das rechte Ohr hören darf.

    Im Vergleich zur Beamforming-Technologie kommt Crosstalk Cancellation bei kommerziellen Produkten selten zum Einsatz. Problematisch ist hier dass der Sweetspot recht klein ist und man muss wirklich im Sweetspot sitzen damit das Ganze funktioniert. Was aber mal kommen könnte, lässt die Firma Noveto mit ihrem Soundbeamer erahnen. Man kann sich also durchaus die Technik wie einen akustischen Laserstrahl vorstellen, welche Sound direkt in unser Ohr schickt.

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    Stereo Upmix

    Die allermeisten Audiosignale von Musik und Filmen liegen in zweikanaligem Stereo vor. Doch was ist, wenn der Smart Speaker, wie oben beschrieben, mehr als zwei Treiber verbaut hat? Hier kommt der Upmixer zum Einsatz, der quasi mehr Audioinformation dazu erfindet, als eigentlich da sind.

    Einige Soundbars und auch Smartspeaker wie der Amazon Echo* Studio haben einen solchen Algorithmus eingebaut. Es werden im Falle der Soundbars und Smartspeaker Stereosignale so umgewandelt, dass sie über deren gerichtete Lautsprecher einen erhöhten immersiven Effekt haben.

    Das Upmix Feature dieser Wiedergabesysteme hat den Vorteil, dass man nicht von objektbasierten Audioformaten abhängig ist, wie das beim Beamforming üblich ist. Es reicht hier das normale Stereoformat aus, was der Großteil des Audiocontents ist. Auf der anderen Seite kann man mit der Upmixtechnologie nicht so differenzierte Richtungseindrücke vermitteln. Man sieht, es hat jede Technologie ihre Vor- und Nachteile.

    Audioformate – was über Stereo hinaus klingt

    Wie vorhin schon angedeutet nutzen die meisten 3D Audio fähigen Soundbars und Smartspeaker objektbasierte Audioformate für ein immersives Hörerlebnis. Objektbasierte Formate sind kanal-unabhängig, das heißt es wird keine bestimmte Lautsprecheranzahl oder Position zur akkuraten Wiedergabe benötigt.

    Das Rendering findet erst im Wiedergabegerät statt. Das setzt also einen Decoder im Device voraus der die Metadaten des objektbasierten Audioformats umwandelt um dieses entsprechend wiederzugeben. Man ist bei objektbasierten Formaten also viel unabhängiger was die Art und Form des Wiedergabesystems betrifft. Damit müssen die Hersteller nicht immer genau 6 Lautsprecher wie etwa bei 5.1 verbauen. Sondern sind frei in der Produktentwicklung, Next Generation Audio (NGA) kümmert sich dann um die optimale Wiedergabe.

    Die meisten Soundbars und Smartspeaker unterstützen Dolby Atmos, den Platzhirsch der objektbasierten Audioformate. Viele Geräte unterstützen jedoch auch andere Formate wie MPEG-H oder DTS:X. Oftmals wird Dolby Atmos plus ein zweites 3D Audio Format unterstützt.

    Im Fall der Stereo-Upmixfunktion, die manche der Geräte zusätzlich bieten, werden lediglich normale Stereo-Files benötigt und ist somit ohne Probleme mit Spotify oder Youtube anwendbar. Wenn man weiß wie, kann aber selbst mit einem Stereo-File ein erstaunlich dreidimensionales Klangbild erzeugt werden. Was mich zum nächsten wichtigen Punkt bringt:

    Content – was gibt es schon und kommt noch?

    Was gibt es eigentlich an Content für die Wiedergabe über feine 3D Audio fähige Soundbar und Smartspeaker? Grundsätzlich kann man hier zwischen Musikstreaming und Videostreaming unterscheiden.

    Musikstreaming

    Musikstreaming Plattformen die 3D Content anbieten, setzen formattechnisch überwiegend auf Dolby Atmos oder MPEG-H in Form von Sony 360 Reality Audio. Namentlich sind das:

    Geräte die das entsprechende Format unterstützen sollten also über die genannten Plattformen immersiven Musikgenuss bieten können. Zu erwähnen ist, dass die Auswahl an Songs die in 3D Formaten gemischt wurden noch nicht sehr groß ist. Man kann derzeit mit um die 1000 Songs pro Plattform rechnen, Tendenz jedoch steigend.

    Zudem sei erwähnt, dass man für die meisten Musikstreaming Anbieter ein kostenpflichtiges Premium Abonnement braucht um die 3D Audioinhalte nutzen zu können. Hier erfährst du alles zum Thema 3D Audio Musikstreaming.

    Fernsehen und Video on Demand

    Im Film- und Videostreamingbereich führt in Sachen 3D Audio eigentlich kein Weg an Dolby Atmos vorbei. Anbieter die Inhalte in jenem Format unterstützen sind etwa

    • Netflix
    • Amazon Prime Video*
    • Disney Plus
    • Maxdome
    • Apple TV+
    • Rakuten TV (nur auf ausgewählten Geräten)

    Zusammenfassend lässt sich sagen, dass es zwar schon einige Anbieter, sowohl im Musik- als auch im Videobereich gibt, die Fülle der 3D Audioinhalte aber dennoch überschaubar ist. Es mangelt in diesem Fall also nicht am Zugang, sondern am Content an sich. Daher sind nun Content-Creator wie ich gefragt hier wieder die richtige Balance zu herzustellen 😉

    Welche Produkte gibt es überhaupt?

    Da der Artikel einen guten Überblick bieten soll, müssen natürlich noch ein paar Produktnamen fallen. Statt einem detaillierten Testbericht und Testsieger zu droppen, möchte ich an der Stelle nur kurz ein paar Vertreter für 3D Audio fähige Soundbars und Smartspeaker vorstellen:

    Sennheiser Ambeo Soundbar

    Kann wohl als das Klang Flaggschiff bezeichnet werden. Die Soundbar der KollegInnen von Sennheiser funktioniert mit der besagten Beamforming-Technologie und unterstützt Dolby Atmos, DTS:X und MPEG-H. Zudem bietet sie eine Stereo-Upmixfunktion. Um das bestmögliche Erlebnis zu bieten, scannt die Soundbar die akustische Umgebung, sodass die eingebauten Lautsprecher entsprechend kalibriert werden können. "Smart" wäre nicht der richtige Begriff, weil es keinen eingebauten persönlichen Assistenten wie bei Smart Speakern gibt. "Raffiniert" trifft es aber umso mehr.

    Audioscenic

    Als Beispiel für Crosstalk Cancellation kann Audioscenic als Firma angeführt werden. Diese gilt es hinsichtlich dieses Themas wohl zu beobachten. Sie wollen diese Technologie pushen und ihr Potential aufzeigen. Zudem haben sie meinem Masteranden bei der Recherche unterstützt und seien hier freundlich erwähnt.

    Amazon Echo Studio Smartspeaker

    Der Echo Studio ist DER Vertreter für 3D Audio fähige Smartspeaker. Denn bisweilen gibt es im Smartspeaker-Sektor im Vergleich zu den Soundbars recht wenig Geräte die 3D Audio wiedergeben können. Dem Echo Studio wird hier außerdem eine Vorreiterrolle zuteil.

    Der Smartspeaker hat fünf eingebaute Lautsprecher, vier davon gerichtet. Er funktioniert also mit Beamforming. Unterstützt wird Dolby Atmos und MPEG-H, zudem wird eine Upmix-Funktion geboten. Stimmt der Inhalt, lässt sich ein überraschend einhüllender Klang über die Upmix-Technologie erzeugen. Wie die Ambeo Soundbar stellt sich der Smartspeaker automatisch auf die räumlichen Gegebenheiten ein.

    Zum aktuellen Zeitpunkt ist die 3D Audio Playlist von Amazon Music ausschließlich auf dem Amazon Echo* wiederzugeben. Das ist also schon eine Ansage in Sachen immersiver Musik.

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    Fazit – Zukunftsmusik im eigenen Heim

    Mit 3D Audio fähigen Soundbars und Smartspeaker ist man der Etablierung von Spatial Audio in den Mainstream wieder näher gekommen. Die beliebten Geräte vereinen Praktikabilität und Funktionalität – ein Erfolgsrezept.

    Das Potential zur Entfaltung von entsprechendem Content ist auch gegeben: Es gibt jetzt schon viele Anbieter die beispielsweise Surround Formate mit LFE als Dolby Atmos unterstützen. Außerdem existieren heute schon unterschiedliche technologische Ansätze für die Wiedergabe, deren Potential darauf wartet ausgeschöpft zu werden.

    Die Weichen für die Content-Creator sind also gestellt! Es gibt viele Möglichkeiten, mit den richtigen Inhalten das meiste aus dem Lautsprecher herauszuholen – erstaunlicherweise selbst bei Stereo. Welche das sind? Einfach unkompliziert Kontakt mit mir aufnehmen und herausfinden.

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