Convolution Reverb? Wo liegen da genau die Unterschiede?

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Zettt

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Hallo

Ich habe neulich mal den neuen Convolution Reverb auf der Waves Seite gefunden. Das klingt ja alles heldenmässig was da steht.
Leider habe ich mich im gleichen Atemzug gefragt was ist Faltung denn nun genau? Wisst ihr da eine schöne Anlaufstelle (vielleicht irgendeine Uni)?
Was ist eigentlich das gute an Faltungshall? Kann man nicht eigentlich auch einen normalen Reverb weiterhin benutzen? Umfragen haben ja ergeben das die Mehrheit der Personen den künstlichen Reverb eh besser finden.

Ich hoffe ihr könnt ALLE meine Fragen beantworten. Wäre schön!

Der Zettt
 
Hallo,

also wie ein Faltungshall genau technisch funktioniert kann ich dir leider auch nicht sagen, da steckt schon eine ganze Menge Mathe und Pysik dahinter, aber im Grund erlaubt die Faltung, mittels Impulsantworten reale Räume oder Geräte abzubilden. Dabei liegt das Geheimnis des jeweiligen Faltungshallprogramms darin, unnötige bzw. unhörbare Nuancen wegzulassen bzw. nicht zu berechnen. Die Andwendbarkeit liegt nicht nur im Abbilden von Raumklang sondern wird mittlerweile auch verwendet, um den Klang von Mirophonen, Preamps, Gitarrenamps oder Lautsprechern nachzubilden (z.B. beim Focusrite Liquid [g=190]channel[/g] oder Guitar Rig).

Der Vorteil liegt auf der Hand: Reale Orte oder Geräte, die sich kein normaler Anwender leisten könnte, können sehr realistisch abgebildet werden und aufgrund der ständig steigenden Rechenleistung fast nach Belieben verwendet werden.

Der Nachteil dieser Methode ist jedoch, dass eine erzeugte Impulsantwort stets nur eine "Momentaufnahme" eines Raumes oder Geräts ist. Da aber für manche Anwendungen gerade die Veränderung der Klang mit wechselnder [g=4]Dynamik[/g] oder Klangfarbe des "Antworterzeugers" wichtig ist, können diese Datails von der Impulsantwort nicht wiedergegeben werden. Weiterhin fallen natürlich die Möglichkeiten der Feineinstellung wie zum Beispiel bei einem algorhythmischen Hallgerät weg. Somit ist klar, dass in der Profiklasse auch weiterhin mit "normalen" Hallgeräten gearbeitet werden wird, obwohl die Faltung imo in vielen Bereichen die alten Methoden verdrängen wird.

Gruss Tyler
 
Das sehe ich genauso. Das Nachbilden bestimmter Geräte wird wohl nicht möglich sein durch Faltung, weil soweit ich weiss die Formel dafür einfach nicht geeignet ist.
Ich habe inzwischen einige Informationen über die Herstellung und Messung von Impulsantworten auf den Seiten von Waves IR-1 gelesen. Dort beschreibt ein Angelo Farina und Emanuele Ugolotti wie die Messung durch bestimmte B-Formate und gewohnte MLS und TDS Techniken funktioniert.
Ich habe mir jetzt auch mal die Formel notiert und versuche darüber noch etwas mehr heraus zu finden.

Was meinst du eigentlich mit unnötige Nuancen weglassen das verstehe ich nicht so ganz?
Man stellt doch eine Impulsantwort in dem Sinne her das man einen Raum auf seine akkustischen Eigenschaften hin misst, daraus eine Impulsantwort generiert und diese dann dem Faltungshall zuführt. Wenn ich deine Aussage jetzt deute möchtest du quasi mit einem EQ, oder ähnlichem, die Impulsantwort bearbeiten?
 
Soweit ich gelesen habe verhält es sich so, dass es beim Faltungshall, wie wir ihn kennen, unumgänglich ist, den Algorhythmus zu "beschneiden", da eine 100%ige Abbildung selbst mit der heutzutage zur Verfügung stehenden Rechenleistung unmöglich wäre. Inwieweit da jetzt unter psychoakustischen Berücksichtungen bestimmte unhörbare Signale ausgenommen werden (ich vergleiche das mal banausenhaft mit einer [g=114]MP3[/g] Komprimierung) oder der Algorhytmus bewusst rundet oder ungenau ist weiss ich auch leider nicht. Fakt ist anscheinend, dass genau diese Tatsache überhaupt dafür verantwortlich ist, dass verschiedene Faltungshall Programme mit der gleichen Impulsantwort unterschiedlich klingen. Die Kunst liegt hier anscheinend im geschickten "Weglassen".

Schreib doch mal ne Mail an Herrn Knufinke, den Programmierer des genialen Freeware Faltungshall S.I.R, vielleicht kann der ja mehr Auskünfte geben.

Gruss Tyler
 
Also inzwischen weiss ich auch ein bisschen mehr. Es liegt wohl darin das sowohl seitens der Aufnahme der Impulsantwort immer noch eine gewisse Akrobatik vorzuzeigen ist. Weil es erstens noch kein genormtes Verfahren dafür gibt. Zweitens sind die heutzutage verwendeten Impulse, ich sag mal, ungenau, weil sie keine wirklichen Impulse sind. Es werden Impulse verwendet die bereits bei der Erzeugung des Impulses so schmutzbehaftet sind, das es von dieser Seite schonmal nicht möglich ist eine "ideale Impulsantwortaufnahme" herzustellen. Es ist da immer wieder die Rede von Kanonenschüssen und platzenden Luftballons, aber Sorry das hat mit einem idealen Impuls nichts zu tun!
Auf der Aufnahmeseite wiederum ist es eben so das du gewisserweise für jeden Zustand den du an deinem Effekt-Gerät mittels "Damp", "Diffusion" usw. regeln möchtest du exakt eine Impulsantwort messen musst. Erschwerend kommt hinzu das du für jede Position die du simulieren möchtest eine Impulsantwort messen musst und wenn du noch verschiedene Mikrofontypen zur Auswahl stellen willst, diese auch noch.
Diese Tatsache ist jetzt gleichzeitig Vor- als auch Nachteil des ganzen. Wenn man sich zum Beispiel den GigaPulse von Tascam anschaut, hat man bei diesem Convolution Reverb genau das gemacht, nämlich für jede Position, jedes Mikro usw eine Impulsantwort erstellt. Er hat noch einige andere interessante Regler wie den "Cascade" und den "Position"...
Im Grunde kann ich das kurz zusammen fassen und sagen wenn du einen Parameter wie "Diffusion" oder "Damp" einstellen möchtest müsstest du theoretisch (mal davon ausgegangen du möchtest von deinen Effekt-Gerät oder Plug-In nicht angelogen werden) nur eine gerasterte Einstellmöglichkeit dieser Parameter vorfinden...quasi eine "digital" anmutende Parameterwahl. ;)

Der Andreas
 
Für alle die es technisch interessiert warum Faltungshall soviel Rechenleistung frisst...

Man kann sich Faltung (FIR - finite impulse response) nämlich so vorstellen:

Stellt euch eine Kette von Delays vor (sagen wir mal 5 hintereinander). Jedes Delay verzögert das Eingangssignal jeweils genau um 1 Sample. Das Originalsignal läuft also da durch. Hinter jedem Delay wird das Originalsignal nicht nur ans nächste weitergeschickt sondern auch abgezweigt und über einen Verstärker um einen bestimmten individuellen Betrag abgeschwächt. Diese Abgezweigten Signale werden dann summiert und kommen an den Ausgang.

Ein Impuls den man hineinschickt kommt dann als Folge von Einzelimpulsen (entsprechend der einzelnen Verstärkerstufen halt abgeschwächt) wieder heraus. Das ist die Impulsantwort! Deren Länge (in Samples) entspricht der Anzahl der Delays.

Schickt man allerdings nicht einen einzelnen Impuls sondern gleich mehrere (also ein kontinuierliches Signal) hinein, ergibt das für jedes einzelne Sample eine eigene Impulsantwort welche sich dann mit den anderen überlagert (summieren).

Wenn man einen Raum abbilden möchte, mikrophoniert man seine Impulsantwort und stellt die einzelnen Verstärker dann auf die Werte der einzelnen Samples dieser Antwort ein (soweit die Theorie, einen idealen Impuls gibt es real ja nicht ;-)

Das Problem ist halt daß man bei sehr langen Impulsantworten (z.B. beim SIR ein Wav laden das 1000 Samples lang ist) sehr viele Delays/Verstärker benötigt (hier:1000). Schickt man ein Sample hinein muss also innerhalb von 1/44100 sec. berechnet werden was bei JEDEM der 1000 Delays/Verstärkern passiert und dann alles addiert werden. Das verbraucht IRRE viel Rechenleistung!
Stellt euch eine Impulsantwort vor, die "nur" 2 sec dauert: das wären 88200 Multiplikationen für deren Berechnung man gerade 22 Mikrosekunden (1/44100sec) Zeit hat!!!

Im Gegensatz dazu gibt es IIR-Faltung (infinite impulse response). Hier arbeitet man mit weniger Delays, dafür wird das Signal am Ende wieder am Eingang eingespeist. Theoretisch läuft dieses dann ewig im Kreis (Feedbackschleife) => infinite (unendlich) impulse response!

Genauso arbeiten übrigens auch digitale [g=43]Filter[/g].....
 
Das stimmt zumindest klingt die Antwort richtig, ist sie aber nicht 100%.
Wenn ich deine Aussage näher betrachte gehst du nämlich davon aus das du auf das Aussenden eines idealen Impulses mehrere irgendwie zeitlich versetzte ideale Impulse zurück bekommst. Dann stimmt deine Ansicht.

In der Realität ist es aber so das du durch das Aussenden eines idealen Impulses eine Antwort eines Raumes bekommst der durch die Akkustik des Raumes gefärbt wird und als nicht idealer Impuls am Aufnahmegerät wieder eintritt.
Es kann also gar nicht so sein das ich über jeden wirklich sichtbaren Ausschlag der Raumantwort das Musiksignal "überstülpe" mittels Verstärker und Delay sondern es muss in das Überstülpen auch noch die "Verdreckung" des Raumes mit einbezogen sein, sonst würde Faltung in dieser Weise nicht funktionieren.
 
Ich bin nicht sicher ob ich Dich richtig verstehe und formuliere es mal anders...

Das ganze mal für einen Einzelimpuls betrachtet:
Der Raum antwortet darauf mit seiner Impulsantwort, die wir als "Nachhall" dieses Impulses betrachten können (der Impuls läuft von einer Wand zur nächsten, und kommt zwischenzeitlich ein paar mal beim Mikro/Ohr vorbei) => Hallfahne.
Ist diese Hallfahne der "Dreck" von dem Du sprichst?

Genau diese Hallfahne eines Impulses (ist dann eine Reihe von Impuls-Einzelreflexionen unterschiedlicher Lautstärke) versuche ich nachzubilden indem ich sie mit Verzögerungsgliedern/Verstärkern simuliere.

Was jetzt für einen einzelnen Impuls gilt, muss auch für eine Reihe von Impulsen gelten (ein z.b. mit 44Khz gesampelter Klang):
Schicke ich das erste Sample hinein, antworte der Raum. Noch während er antwortet (was ja einige sec. dauern kann!) schicke ich schon das nächste. Auch darauf antwortet er, wodurch sich beide Antworten (zeitversetzt um 1 Sample) addieren. Usw..

Dieser Vorgang heisst Faltung. Man nimmt ein Signal (Eingangssignal) und "faltet" es mit einem anderen (Impulsantwort).

Hat übrigens nix mit Zitronenfaltern zu tun, obwohl ich mich schon ewig frage wie man Zitronen faltet ;-)
 
...
Das Problem ist halt daß man bei sehr langen Impulsantworten (z.B. beim SIR ein Wav laden das 1000 Samples lang ist) sehr viele Delays/Verstärker benötigt (hier:1000). Schickt man ein Sample hinein muss also innerhalb von 1/44100 sec. berechnet werden was bei JEDEM der 1000 Delays/Verstärkern passiert und dann alles addiert werden. Das verbraucht IRRE viel Rechenleistung!
Stellt euch eine Impulsantwort vor, die "nur" 2 sec dauert: das wären 88200 Multiplikationen für deren Berechnung man gerade 22 Mikrosekunden (1/44100sec) Zeit hat!!!
...

*klugscheissmodus an*
Genau. Wenn man den 'direkten' mathematischen Weg der Faltung geht. Jedes Sample des Audiosignals wird auf im Laufe 'seiner'
Lebensdauer über die Impulsantwort hinweg mit jedem Sample der Impulsantwort multipliziert. Das schafft für längere Impulsantworten,
wie z.B.. beim [g=108]Hall[/g], kein Rechner. Keine Chance. Selbst beim Rendern würde Dir ein weisser Bart wachsen. Diese Operation kann abgekürzt
werden: Die Signale, Audio und Impulsantwort, werden aus der Zeitdomäne in die sog. Frequenzdomäne überführt. Das geschieht mit Hilfe
einer Fouriertransformation. In der daraus entstehenden Form wird der Rechenaufwand signifikant veringert.
*klugscheissmodus aus*

Gruss,
Camelot
 
Nein du verstehst mich leider gar nicht. Einen Impuls nimmt man ja nur deshalb weil in ihm alle Frequenzen gleichmässig enthalten sind. Der "Dreck" von dem ich spreche wäre demnach sofort bei der ersten Reflektion eine frequenzabhängige, deutlichte, Verringerung der Lautstärke je nach der Oberflächenbeschaffenheit des Raumes.

Du kannst leider kein Musik-Signal in einen Raum schicken weil du umso länger dieses Signal ist, desto ungenauer deine Messung wird. Wenn du weiter Musik in den Raum hinein pumpst verlässt du mit Sicherheit die Phase des sogenannten Anhalls folglich wirst du damit niemals eine Faltung herstellen können.

Im übrigens ist es eben nicht eine Antwort von einzelnen lauten Reflexionen von aber- und aber-millionen Reflexionen, die nicht mehr exakt als einzelne Tansienten auslesbar sind. Deine Betrachtung der Faltung muss falsch sein weil sie nur einzeln auftrefende Transienten berücksichtigt, und nicht die Verformung die dieser erfährt wenn er mal auf eine Kachel mal auf einen Teppich trifft. Die Summe der Verformungen resultiert eben meiner Meinung nach in der endgültigen Impulsantwort eines Raumes.
Leider hast du mir meine Frage vom letzten mal nicht beantwortet, nämlich ob du verstehst was ich dir sage. Da du darüber nichts gesagt hast gehe ich jetzt einfach mal davon aus das du dich nicht damit beschäftigt hast und hier nur das von dir gibst was du weisst. Worauf stützt sich deine Aussage?
 
Deine Betrachtung der Faltung muss falsch sein weil sie nur einzeln auftrefende Transienten berücksichtigt, und nicht die Verformung die dieser erfährt wenn er mal auf eine Kachel mal auf einen Teppich trifft.

Ich glaube jetzt verstehe ich warum wir aneinander vorbeireden. Ich gehe (leider unausgesprochen, mein Fehler) davon aus, daß die Zeit quantisiert ist. Also daß ein Impuls tatsächlich einem "Sample" entspricht, also einen bestimmten Wert über einen bestimmten Zeitraum hinweg hat, und dieser Zeitraum der kleinste ist den man beobachten kann (bestimmt durch die Samplingfrequenz). Quasi das "Atom" eines Audiosignals. Es stimmt natürlich daß der Raum so einen Impuls in der realen Welt verformt. Nur werden wir das mit unserer Samplingfrequenz nicht feststellen können, deswegen hab ich die Verformung des Impulses schlicht vernachlässigt (sofern er nicht dadurch länger als 1 Sample wird, dann könnten wir es ja wieder messen und abbilden). Alles was sich innerhalb dieses Zeitraums eines Impulses abspielt muss höherfrequent als unsere Abtastfrequenz sein, also i.d.R weit über unserer Hörschwelle und somit akustisch irelevant.

Leider hast du mir meine Frage vom letzten mal nicht beantwortet, nämlich ob du verstehst was ich dir sage.
In Deiner Antwort auf mein 1. Posting finde ich keine an mich gerichtete Frage. Aber konkret habe ich im 2. Posting geschrieben daß ich nicht sicher bin ob ich dich verstehe.


Worauf stützt sich deine Aussage?
FIR/IIR war meine Diplomprüfungsfrage in Nachrichtentechnik. Allerdings hinsichtlich deren Anwendung bei digitalen Filtern, nicht Faltungshall. Aber vom prinzip her sollte es dasselbe sein.

Hier findest du ein paar Infos:
03-filter-hall.pdf
 
Gute das könnte man aber dann dadurch umgehen wenn man für die Aufnahme ein analoges System verwendet wo man kein "kleinstes Korn" feststellen kann.

Im grossen und ganzen muss ich dir aber wirklich recht geben. Du hast mit deiner Betrachtung grundsätzlich recht. (Ich hoffe das ich auch nicht ganz unrecht hatte)

Die Diskussion endet letztendlich darin das die Technik Faltungshall erzeugen, aufzeichnen, anwenden etc. noch sehr jung ist und immer noch ein relativ dummes rumexperimentieren ist.

Im übrigen meinte ich mit "Frage beantwortet" meine originale Frage die ich eingehend zum Start dieses Threads gestellt habe.
 

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