Workshop: Audio Feedback – Pfeifen on Stage vermeiden

Beschallungs-Workshop: Feedback on Stage vermeiden

Neulich im Kino: Ein Sprecher tritt ans Mikrofon. Er klopft kurz auf den Mikrofonkorb, danach ist ein spitzes Pfeifen zu hören: Feedback. Jetzt weiß auch der Kinozuschauer, das Mikrofon ist eingeschaltet. Diese Szene findet sich immer wieder in allen mir bekannten Filmen und Serien, in denen ein Sprecher an ein Mikrofon tritt. Offenbar sind die beiden Themen Mikrofon und Feedback mittlerweile so sehr miteinander verknüpft, dass Menschen das als normal empfinden: Wo ein Mikrofon eingeschaltet ist, gibt es Feedback. Punkt. Doch eigentlich sind diese Rückkopplungen doch etwas, was man gar nicht hören möchte. Willkommen beim Workshop „Unerwünschtes Feedback vermeiden“.

Was ist eigentlich akustisches Feedback?

Akustisches Feedback, zu Deutsch Rückkopplung, ist ein Vorgang, bei dem ein Schallsignal die Kette Mikrofon – Mischpult – Endstufe – Lautsprecher einmal durchlaufen hat und wieder an den Anfang der Kette zurückgeführt wird. Es entsteht eine Rückkopplung des bereits verstärkten Signals vom Lautsprecher auf das Mikrofon. Man kann diesen Vorgang ungefährlich simulieren, indem man einen Delay-Effekt mit Feedback nimmt. Der Feedback-Regler bei einem Delay macht nämlich nichts anderes als das Effektsignal zurück auf den Eingang zu führen. Stellen wir die maximale Feedback-Rate ein, schicken ein Signal ins Effektgerät und drehen dann langsam die Delay-Zeit auf ein Minimum zurück, erhalten wir einen dauerhaft klingenden Sinuston. Das Signal steckt dann in einer Schleife fest, aus der es nur noch durch Unterbrechung der Feedback-Schleife wieder herauskommt. Aus der eigentlich an beiden Enden offenen Signalkette ist nun für bestimmte Frequenzen ein Schwingkreis, ein Oszillator, geworden. Wer nun an Synthesizer denkt, liegt im Prinzip richtig, denn unser unwillentlich gebastelte Oszillator erzeugt schöne Sinus-Töne. Anders als beim Synth möchten wir diese unerwünschten Feedbacks aber nicht haben. Ausnahmen bestätigen die Regel: Gitarristen dürfen ungestraft Feedbacks erzeugen.

Keine Macht dem Feedback

Aus der oben stehenden Definition lässt sich schon eine Handlungsanweisung zur Vermeidung von Feedback ablesen: Das Ende der Signalkette darf nicht auf ihren Anfang zurückgeführt werden. Klingt leicht, ist es in der Realität aber nicht immer. Das hat mehrere Gründe, von denen die zwei wichtigsten das Richtverhalten von Lautsprechern beziehungsweise Mikrofonen und Reflexionen des Raumes sind.

Mikrofone gehören hinter die PA, um die Gefahr von Feedbacks vor allem im mittleren und höheren Frequenzbereich zu verringern

Schall wird nicht über den gesamten Frequenzbereich gerichtet abgestrahlt. Ein Lautsprecher strahlt hohe Frequenzen stark gebündelt (gerichtet) ab, tiefe Frequenzen werden leicht um das Gehäuse herum gebeugt und werden somit kugelförmig abgestrahlt. Ähnlich verhält sich das bei Mikrofonen: Für hohe Frequenzen besitzt das Mikrofon eine gute Richtwirkung, während es für tieferen Frequenzen nahezu Kugelcharakteristik besitzt. Daraus folgt, dass für hohe Frequenzen eine gute Mikrofon- und Lautsprecheraufstellung die meisten Rückkopplungen bis zu einer gewissen Lautstärke wirkungsvoll verhindern kann. Bei den tiefen Frequenzen, zum Beispiel den Signalanteilen, die von einem Subwoofer abgestrahlt werden, sieht es schon anders aus. Hiervon gelangt ein erheblicher Anteil auch auf die Bühne. Die hier aufgestellten Mikrofone besitzen für die tiefen Frequenzen auch nahezu eine Kugelcharakteristik. Tiefe Bassrückkopplungen können die Folge sein. Mikrofone gehören hinter die PA. Kennt man den Abstrahlwinkel der Lautsprecher für den mittleren und hohen Frequenzbereich, ist eine gezielte Aufstellung im „toten Winkel“ der Lautsprecher möglich.

Wie kommt es zu Rückkopplungen im FoH-Weg?

Neben einer zu hohen Lautstärke im Raum sind es vor allem die Reflexionen von Wänden, Decke oder Boden, die für Rückkopplungen sorgen können. Treffen diese wieder auf das Mikrofon, können Rückkopplungen entstehen. Neben den unschönen Verfärbungen des Klangbilds, die diese dem Direktschall zeitlich nachgelagerten Reflexionen mit sich bringen, sind in akustisch sehr aktiven Räumen Rückkopplungen eher ein Problem als in sehr trockenen Räumen. Durch eine gute Auswahl der Lautsprecherkomponenten und auch der Richtcharakteristik der Mikrofone wird die Feedback-Gefahr stark minimiert. Lautsprecher sollten stets auf das Publikum ausgerichtet sein. Das erklingt zunächst logisch, denn schließlich ist das die zu beschallende Zielgruppe. Für die Praxis bedeutet das aber, dass ein Lautsprecher einen passenden vertikalen und horizontalen Öffnungswinkel für den jeweiligen Raum haben sollte, der Reflexionen von Decke und Wänden möglichst gering hält. Da das Publikum (sofern vorhanden) den Boden bedeckt, ist der in diesem Fall unkritisch. Zwei Lautsprecher mit je 110° horizontalem Öffnungswinkel in einem schmalen und langen Saal machen also keinen Sinn, denn man fängt sich unweigerlich starke Reflexionen der Seitenwände ein. In einem sehr breiten Raum oder im Freien hingegen sind sie genau richtig. Ein gerade und nicht auf das Publikum ausgerichteter Lautsprecher mit großem vertikalen Öffnungswinkel sorgt für starke Reflexionen von Decke und Rückwand. Diese machen, aufgrund der Laufzeit, nicht nur den Klang kaputt, sondern sorgen auch gerne für ein ungünstiges Rückkopplungsverhalten. Durch Schrägsteller für das Lautsprecherstativ ist eine passende Ausrichtung auf das Publikum möglich.

Wie vermeide ich Feedback im Monitorweg auf der Bühne?

Wesentlich häufiger als über den FoH-Weg treten Rückkopplungen über den Monitorweg auf. Das liegt darin, dass der Lautsprecher den Musiker beschallen soll, der in seinem Wirkungsbereich nun einmal das Mikrofon hat, dessen Signal er abhören möchte. Der Teufelskreis ist vorprogrammiert. Doch auch hier sind unerwünschte Feedbacks gut in den Griff zu bekommen, wenn einige Regeln beachtet werden.

Die meisten Bühnenmikrofone besitzen die Richtcharakteristiken Niere, Superniere oder Hyperniere. Lavalier- oder Kopfbügelmikrofone können auch schon mal eine Kugelcharakteristik besitzen und sind einmal ausgeklammert. Die Richtcharakteristiken unterscheiden sich im Wesentlichen darin, wo die für eintreffenden Schall unempfindlichen Stellen liegen. Es sei noch einmal betont, dass die Richtwirkung frequenzabhängig ist und für tiefe Frequenzen nahezu einer Kugel entspricht. Für mittlere und hohe Frequenzen haben Mikrofone mit Richtwirkung also einen „toten Winkel“. Bei Mikrofonen mit Nierencharakteristik liegt dieser bei 180°, also direkt auf der Rückseite des Mikrofons. Bei stärker richtenden Mikrofonen mit Hyperniere oder Superniere hingegen gibt es zwei tote Winkel bei ca. 110° bis 125° beziehungsweise 235° bis 250°. Was bedeutet das für unsere Thematik?

Monitore sollten stets auf den „toten Winkel“ zielen. Bei Mikrofonen mit Nierencharakteristik steht der Monitor zum Beispiel direkt im Rücken des Mikrofons und zeigt auf dessen 180°-Achse. Der Monitor steht also vor dem Musiker.

Bei Mikrofonen mit Nierencharakteristik „zielt“ der Monitor direkt auf die Rückseite des Mikrofons

Bei Mikrofonen mit Super- oder Hypernierencharakteristik steht der Monitor schräg zum Musiker und sein Schall trifft von schräg links hinten und/oder schräg rechts hinten auf das Mikrofon. In diesen Fällen werden oft zwei Monitore verwendet.

Für Mikrofone mit Supernieren- oder Hypernierencharakteristik verwendet man zwei schräg zum Mikrofon aufgestellte Monitore

Mikrofone mit starker Richtwirkung (Superniere, Hyperniere) sind zudem rückkopplungsfester als Mikrofone mit Nieren- oder gar Kugelcharakteristik, weil sie für den frontseitigen Schall (0°-Achse) empfindlicher sind und hier stärker bündeln als ein Mikrofon mit Nierencharakteristik. Die beste Rückwärtsdämpfung bei gleichzeitig hoher Bündelung bezogen auf die 0°-Achse besitzt die Superniere. Sie ist der Hyperniere, die zwar eine stärkere Bündelung bei 0° besitzt, aber bei 180° eine nur sehr geringe Rückwärtsdämpfung, vorzuziehen. So erhalten wir ein sehr gutes Verhältnis aus Direktsignal (Nutzschall) und Störschall/Reflexionen.

Was ist, wenn dennoch Rückkopplungen auftauchen?

Doch was machen wir, wenn trotz sorgfältiger Aufstellung von Lautsprechern und Mikrofonen dennoch immer wieder Rückkopplungen auftreten? Wie kann man das Feedback vermeiden? Zunächst einmal sollten Nichtlinearitäten von Lautsprechern beseitigt werden. Rückkopplungen entstehen nämlich vor allem dort, wo Lautsprecher sich nichtlinear verhalten und im Frequenzgang Überhöhungen zeigen. Begradigt man den Frequenzgang etwas, indem man diese Frequenzbereiche zurücknimmt, begünstigt dies auch das „Gain-before-Feedback“. Da bei Lautsprechern selten einzelne Frequenzen hervorstechen, sondern eher von einem bestimmten Frequenzband auszugehen ist, erzielen wir mit groben Terzband-Equalizern für die Entzerrung von FoH- und Monitorlautsprechern gute Ergebnisse.

Es pfeift immer noch

Oft reichen diese Maßnahmen nicht aus. Auf der lauten Bühne der Metal Band benötigt man in der Regel hohe Verstärkungen für das Gesangsmikrofon im FoH- und Monitorzweig, damit der Sänger/die Sängerin für das Publikum und sich selbst hörbar ist. Hier hilft nur noch das gezielte Eliminieren von Rückkopplungsfrequenzen. Da Rückkopplungen wie eingangs gesagt in der Regel Sinus-Signale sind, lassen sie sich leicht mit sehr schmalbandigen Filtern aus dem Signalweg entfernen. Ein Terzband-EQ ist dafür nur bedingt geeignet, da er zu viel vom Nutzsignal filtert, da nicht nur die angegebene Frequenz herausgezogen wird, sondern auch die benachbarten Frequenzen stark beeinflusst werden. Zudem überlappen sich die Frequenzbänder eines Terzband-EQs und somit „killen“ schon zwei nebeneinander liegende Frequenzbänder beim Filtern gleich einen breiten Bereich des Nutzsignals, den man vielleicht gerne behalten hätte. Dies ist ein Fall für parametrische Equalizer. Ein parametrischer Equalizer gestattet die gezielte Auswahl einer Frequenz, das Gain und die Breite der Bearbeitung beziehungsweise den Q-Faktor (Filtergüte). Bandbreite der Bearbeitung und Q-Faktor sind umgekehrt proportional zueinander. Ein hoher Q-Faktor entspricht also einer geringen Bandbreite und ein niedriger Q-Faktor einer hohen Bandbreite. Für die Filterung von Rückkopplungsfrequenzen benötigen wir ein Notch-Filter, das bedeutet eine Filterung mit Glockencharakteristik und mit möglichst hohem Q-Faktor für die geringstmögliche Bandbreite. Nur so kann gewährleistet werden, dass das Nutzsignal wenig verändert wird und tatsächlich nur die durch die Rückkopplung entstehende Resonanzfrequenz verringert wird.

Schmalbandiges Filter realisiert mit dem parametrischen Channel-EQ des Behringer X32

Im digitalen Zeitalter sind solche Notch-Filter leicht zu realisieren und eigentlich jedes digitale Mischpult besitzt sie. Am parametrischen EQ wird also die Filterfrequenz auf die Rückkopplungsfrequenz gesetzt, als Filtercharakteristik die Glocken-Charakteristik mit hohem Q-Faktor gewählt und dann das Gain abgesenkt. Manche EQs besitzen auch gleich bei der Auswahl der Filtercharakteristik die Möglichkeit, zwischen Shelving (Kuhschwanz), Bell (Glocke) und Notch auszuwählen. Wählt man dort Notch, arbeitet das Filter automatisch mit größtmöglichem Q und es stehen nur noch Regelmöglichkeiten für Frequenz und Gain bereit. Das Gain beschränkt sich in diesen Fällen dann meistens auch auf die Absenkung und die Möglichkeit der Anhebung ist bei Notch-Charakteristik gar nicht erst gegeben, um Fehlbedienungen auszuschließen.

Feedback vermeiden: Hand aufs Her(t)z

Nicht jeder besitzt ein ausreichend geschultes oder feines Gehör, um Rückkopplungsfrequenzen treffsicher voraussagen zu können. Auch die besten Lauscher gestatten es kaum, die Frequenz auf das Hertz genau zu bestimmen. Wer das von sich behauptet, lügt. In früheren (analogen) Zeiten gab es durchaus Techniker, die das entsprechende Terzband, in dem es pfeift, per Gehör treffsicher bestimmen konnten. Aber die exakte Frequenz dürfte für keinen Menschen hörbar sein. Nun kann man per Grobbestimmung und mit einem Frequenz-Sweep durch den vermuteten Frequenzbereich, in dem es piept, schon weit kommen. Während einer laufenden Veranstaltung ist das aber blöd, denn das Publikum hört mit. So etwas macht man eher im Vorfeld vor dem Soundcheck, um Resonanzfrequenzen der PA oder der Monitore ausfindig zu machen. Dazu stellt man bei laufendem Testsignal (Rauschen) am parametrischen EQ das Gain auf eine hohe Verstärkung, stellt eine nicht zu breite Glockencharakteristik ein und sweept mit dem Frequenzregler durch das Frequenzband, das auf dem entsprechenden Lautsprecher wiedergeben werden soll. Resonanzen lassen sich so leicht per Gehör finden, denn bei den Resonanzfrequenzen klingt es sehr unangenehm, und dann unterdrücken. Eine andere Methode ist das Einpfeifen: Bei diesem Vorgang ist das betreffende Mikrofon und der Lautsprecher, der „eingepfiffen“ werden soll, geöffnet. Die restliche Prozedur läuft wie oben beschrieben. Mit hohem Gain wird, diesmal ohne Testsignal auf dem Lautsprecher, durch das Frequenzspektrum, das der Lautsprecher wiedergeben soll, gesweept. Resonanzfrequenzen machen sich durch Rückkopplungen bemerkbar. Dort senkt man ab, erhöht den Q-Faktor etwas und wiederholt die Prozedur mit einem neuen parametrischen Filter so lange, bis alle Rückkopplungsfrequenzen gefunden sind. Nun kann man den Pegel des Mikrofons etwas anheben, ohne dass es erneut pfeift. Findige Gesellen führen diesen Vorgang so lange durch, bis Gain-Regler und Fader irgendwann am Anschlag stehen, und glauben, dass sie so dafür sorgen können, dass es während der Veranstaltung nicht mehr pfeifen kann, da sie einen Sicherheitsbereich über den gesamten Laufweg des Faders und Gain-Reglers geschaffen haben. Kann man machen, klingt aber nicht. Denn in der Regel ist der Frequenzgang dann ruiniert. Hat man mehr als drei Rückkopplungsfrequenzen ausfindig gemacht und braucht man mehr als -3 bis maximal -6 dB, um diese abzusenken, ist irgendetwas faul und es sollten Mikrofone und Lautsprecher hinsichtlich Auswahl und Aufstellung überprüft werden.

Auch Realtime Analyzer helfen

Während der Veranstaltung sind solche Sweeps nicht mehr möglich. Hat man vorher alles richtig gemacht, sollte es in der Theorie auch nicht mehr pfeifen. In der Praxis sieht das meistens anders aus. Die PA ist lauter, der Sänger will mehr „me“ auf dem Monitor, die Gitarristen haben das Master-Volume am Amp entdeckt und der Schlagzeuger lässt seine im Fitness-Studio antrainierten Muskeln spielen. Der Sänger läuft außerdem zur Höchstform auf und rennt mit dem Mikro auf der Bühne rum, hält es ins Publikum oder vor die Monitor-Boxen oder turnt gleich beim Stage-Diving vor den FoH-Lautsprechern herum. Nun auftretende Rückkopplungen können sehr kurz sein, weil sich der Sänger nur kurzzeitig in einem „gefährdeten Bereich“ aufhält oder, weil alles lauter ist, dauerhaft ein Problem darstellen. Im letzten Fall sollte man unbedingt tätig werden. Nun hilft ein Analyzer weiter. Früher (war nicht alles besser) wurden häufig Terzband-Analyzer genutzt. Auf vielen prangte das Klark Teknik-Logo und häufig waren es Kombi-Geräte aus Terzband-EQ und Realtime Analyzer (RTA). Kam es zu einer Resonanz in einem Terzband, leuchtete eine LED im betreffenden Fader oder darüber/darunter auf. Der Techniker hat dann diesen Fader abgesenkt.

Terzband-EQ mit RTA des X32. Man sieht, dass die Rückkopplungsfrequenz zwischen zwei Reglern liegt

Doch wir erinnern uns: Terzbänder sind zu grob zum Filtern einer einzelnen Feedback Frequenz! Das hatte dann oft zur Folge, dass irgendwann der Monitor-Sound nur noch Müll war und der betreffende Musiker sich gar nicht mehr gehört hat. Wurden Monitor- und FoH-Sound vom FoH-Platz aus gemacht, haben sich die Techniker darum nicht weiter gekümmert, denn sie konnten ohnehin nicht hören, was der Musiker auf der Bühne hört und solange der FoH-Sound stimmte, hat sie das auch nicht weiter gejuckt. Heutzutage ist alles leichter. Fast alle Digitalpulte besitzen für jeden Kanal oder Bus einen EQ und einen Analyzer, der fein auflöst und damit sehr exakt arbeitet. Häufig lassen sich diese von der RTA-Ansicht mit 120-Bändern oder mehr auf eine Spektrum-Ansicht umschalten, die den Pegel über den kompletten Hörbereich im zeitlichen Verlauf darstellt. Das ist für das Finden von Feedbacks ein Segen, da auch kurze Feedbacks sichtbar werden. Das Gain ist farblich kodiert. Grün-, Orange- und Rottöne und die dazwischen liegenden Abstufungen zeigen die Intensität an. Rot oder Weiß bedeuten meist eine sehr starke Resonanz. Tritt eine solche Resonanz bei einer bestimmten Frequenz auf, setzt man dort ein Notch-Filter und senkt diese so weit ab, bis dort wieder geregelte Verhältnisse herrschen und der Analyzer „grünes Licht“ gibt.

Die Band sollte Verständnis zeigen

„Ja, Herr Galla, das habe ich alles gemacht und es pfeift immer noch!“ Dann hilft noch der Weg zum HNO, um den Tinitus behandeln zu lassen, das nochmalige Lesen dieses Artikels von Anfang an oder anderer Fachbücher zum Thema Beschallung, ein ernstes Wort mit der Band oder aber der Kauf hochwertiger Lautsprecher und Mikrofone. Doch Spaß beiseite. Oftmals ist es tatsächlich minderwertiges Equipment, das, gepaart mit dem noch fehlenden Sachverstand, für wahre Feedback-Orgien sorgt. Und mehr als einmal ist es auch die Band, die mit ohrenbetäubender Lautstärke mit Amps und Instrumenten gleich Bühne und Saal beschallt und dann noch erwartet, dass der Techniker mit FoH und Monitoren noch „darüber“ kommt. Wer da noch versucht mitzuhalten, wird früher oder später tatsächlich mit einem Tinitus beim HNO landen, der wesentlich komplizierter zu bekämpfen ist als Feedbacks. In diesen Fällen sollte das klärende Gespräch mit den Musikern gesucht werden, denn auch der beste Techniker kann keine Wunder vollbringen.