Workshop: Was ist Hall?

Workshop: Was ist Hall?

Die Redaktion erreichte kürzlich ein Leserbrief, in dem nach einem Fachartikel zur Qualitätsbeurteilung von Halleffekten gefragt wurde. Wie es sich für ein richtiges Community Magazin gehört, haben wir die Idee sofort aufgegriffen und dieser Workshop setzt sich mit dem wohl wichtigsten Effekt jeder Tonaufnahme auseinander, dem Hall.

Was ist Hall?

Hall, im Englischen als Reverb bezeichnet, ist oftmals ein Oberbegriff für eine ganze Reihe von Raumeffekten. Bei Hall denkt man zunächst oft an den Nachhall riesiger Räume wie Kirchen oder Kathedralen. Doch auch ein relativ kleiner Raum kann einen entsprechenden Nachhall produzieren, der aber ganz anders klingt als der eines sehr großen Raumes. Zunächst sollten wir uns also damit auseinandersetzen, wie Hall überhaupt entsteht.

Hall entsteht aus einer Kette von Reflexionen. Für Reflexionen benötigt man Schall reflektierendes Material wie zum Beispiel Stein, Beton oder Glas. Doch auch Holz reflektiert den Schall sehr gut. Trifft der Schall auf eine reflektierende Fläche, wird dieser zurückgeworfen und zwar bei glatten Flächen nach dem Prinzip Einfallswinkel gleich Ausfallswinkel. Ist eine Fläche nicht glatt, wird der Schall gestreut. Man spricht dann von Diffusion. Auf diese Art und Weise verteilt sich Schall dann meistens auch gleich über mehrere Reflexionsflächen von Wänden, Boden und Decke im Raum und springt von einer Reflexionsfläche zur nächsten. Je mehr Reflexionsflächen im Spiel sind und je mehr Schallenergie im Spiel ist, desto chaotischer wird das Rückwurfmuster: die Reflexionsdichte steigt. Nun werden bei hoher Reflexionsdichte keine einzelnen Rückwürfe mehr wahrgenommen wie bei einem Echo, sondern das, was wir als Nachhall bezeichnen.

Die Grafik zeigt den Aufbau eines typischen Nachhalls eines Raumes. Auf den Direktschall folgen die frühen Reflexionen von den Begrenzungsflächen. Die Abstände der Rückwürfe werden kürzer und münden schließlich im Nachhall. Der Verlust an Energie sorgt für das Verklingen der Reflexionen und damit des Halls.

Durch Umwandlung von Energie (Reibung durch Schwingung der Luftmoleküle, Umwandlung in Wärme an der Reflexionsfläche) nicht der Pegel der Reflexionen und damit der Schalldruckpegel des Nachhalls mit der Zeit ab, der Nachhall verklingt also. Die Dauer dieses Verklingens wird als Nachhallzeit, kurz RT60 bezeichnet.

Das Kürzel RT60 deutet auf die Definition der Nachhallzeit hin: Diese ist nämlich definiert als die Zeitspanne, die vergeht, bis der Schalldruckpegel im Raum nach dem Abschalten der Schallquelle um 60 Dezibel gesunken ist. Klingt kompliziert, ist es aber eigentlich gar nicht. Die Nachhallzeit entspricht einfach der Dauer des Halls und wird bei allen Halleffekten in Sekunden oder Millisekunden angegeben.

Nun kann man anhand der Beschreibung von Nachhall schon einige Rückschlüsse ziehen:

1. Hall benötigt reflektierende Flächen
2. Hall ist von der Beschaffenheit/dem Material der reflektierenden Fläche abhängig
3. Die Entfernung zwischen den reflektierenden Flächen spielt eine Rolle
4. Hall baut sich allmählich auf
5. Hall verklingt innerhalb einer gewissen Zeitspanne

Nun wissen wir bereits, dass eine Hallfahne nicht sofort entsteht, sondern über die Zeit. Zunächst einmal springen erste Reflexionen von einer reflektierenden Oberfläche zur nächsten. Diese ersten Reflexionen, die im Zeitabstand von 15 Millisekunden zum Direktschall stattfinden, werden als Early Reflections oder frühe Reflexionen bezeichnet. Diese Reflexionen sind maßgeblich für den Raumeindruck, denn das Gehör ist in der Lage, ihre Richtung zu orten. Die Zeit vom Direktschall bis zur ersten Reflexion nennt man Anfangszeitlücke (ITDG = Initial Time Delay Gap). Diese Zeit und die Art und Weise, welche frühen Reflexionen auf den Hörer treffen, definieren maßgeblich den Raumeindruck. So kann man über eine gezielte Steuerung der frühen Reflexionen zum Beispiel den Schallpegel am Hörerplatz erhöhen, wenn die Reflexionen in einer bestimmten Zeitspanne zum Direktsignal beim Hörer eintreffen. Eine andere Möglichkeit ist, eine bestimmte Räumlichkeit zu kreieren. Bauakustiker beschäftigen sich deshalb sehr intensiv bei der Planung bestimmter Räume mit diesen frühen Reflexionen und der Anfangszeitlücke.

Nach den Frühen Reflexionen setzt also der eigentliche Nachhall mit seiner dichten Hallfahne ein. Alles gemeinsam, Direktschall, Anfangszeitlücke, frühe Reflexionen und der Nachhall mit seiner Nachhallzeit ergeben das, was wir als Hall bezeichnen. Natürlich wird der Klang von Reflexionen im Vergleich zum Direktsignal durch die Beschaffenheit der Reflexionsflächen verändert. Hall hat also auch einen ihm immanenten Frequenzgang.

Künstlicher Hall

Neben dem natürlichen Hall spielt für uns in der Tontechnik vor allem auch künstlicher Hall eine große Rolle. Wurde früher Musik inklusive Hall in Konzertsälen aufgezeichnet, später dann in Tonstudios mit auf das Signal abgestimmten Aufnahmeräumen, wurde im Verlauf der Zeit der Wunsch laut, Räumlichkeit später hinzufügen zu können. So ließe sich dann ein „trockenes“ Direktsignal nachträglich mit einer Räumlichkeit versehen.

Die Hallkammer in den Abbey Road Studios. Quelle: Abbey Road

Für dieses Unterfangen wurden zunächst reale Räume in Form von Hallkammern genutzt, dann später Hallplatten und Hallspiralen. Bei der Hallkammer wurde ein Lautsprecher mit dem zu verhallenden Signal in eine Kammer mit reflektierenden Oberflächen gestellt. Das Gesamtsignal wurde dann mit zwei Mikrofonen stereo aufgezeichnet und anschließend dem Direktsignal am Mischpult zugemischt.

Bei der Hallplatte wird eine aufgehängte Stahlplatte elektromechanisch in Schwingungen versetzt. Diese Schwingungen werden dann über Mikrofone oder spezielle Tonabnehmer wieder in elektrische Signale umgewandelt, die dann am Mischpult dem Direktsignal beigemischt wurden. Wie man sich denken kann, besitzt so eine Hallplatte weder eine Anfangszeitlücke noch frühe Reflexionen. Es entsteht also nur eine Art Nachhall.

Hallplatten in den Abbey Road Studios. Quelle: Abbey Road

Bei der Hallspirale funktioniert das ähnlich, nur wird anstelle einer großen und schweren Platte eine Spirale genutzt. Der Hall ist nicht so dicht und besitzt einen scheppernden Klang. Dafür lässt sich die Hallspirale aufgrund des geringen Platzbedarfs sehr gut in Verstärkern oder Instrumenten unterbringen.

Hallspirale: Accutronics Type 4

Insbesondere die Hallplatte hat das Thema Nachhall im Tonstudio lange Zeit bestimmt und die Musik von den Beatles über Pink Floyd bis in die heutige Zeit. Ein Nachteil war die schwere Stahlplatte. Sie wurde für eine mobile Version später durch Goldfolie ersetzt.

So richtig Fahrt auf nahm das Thema „künstlicher Hall“ aber mit den ersten digitalen Hallgeräten. Ein bis heute legendäres Gerät ist das EMT 250 von 1976, das schon aufgrund seines Erscheinungsbilds auffällt. Es wirkt wie eine Elektroheizung mit aufgesetztem Steuerpult für einen Bagger. Das eigenwillige Design hatte vor allem mit der enormen Hitzeentwicklung der ICs und deshalb benötigten Kühlkörper zu tun. Somit ist die Assoziation einer Heizung gar nicht so weit hergeholt.

Der erste digitale Hall von EMT: EMT 250.

Ebenso berühmt ist das 1979 erschienene Lexicon Model 224. Es bestand aus einem 19“ Mainframe mit 4 HE für das Rack und einer praktischen Fernbedienung, mit der sich das Gerät programmieren ließ. Mit einem Preis von circa 16.000,- DM war es zudem erschwinglicher als das teurere EMT 250 und heizte das Studio weniger auf. Mit anfangs vier und später acht verschiedenen und editierbaren Hallprogrammen war es erstmals möglich, eigene Hallräume zu schaffen.

Lexicon Model 224

Das Lexicon Model 224 wurde in den nächsten Jahren kontinuierlich verbessert und gipfelte schließlich im Studioklassiker Lexicon 480L (1986), welches ebenfalls über die nun LARC getaufte Fernbedienung verfügte, die man prima auf der Studiokonsole platzieren konnte. Parallel wurden Hallgeräte durch die immer leistungsfähigeren Prozessoren erschwinglich und kleiner. Lexicon hatte mit der PCM-Serie (PCM 70, PCM 80, PCM 90) großen Erfolg, ebenso mit den günstigen Geräten der LPX-Serie, die den Lexicon-Hall auch für Musiker erschwinglich machen sollten.

Ebenso erfolgreich waren Firmen wie Yamaha mit der SPX-Serie oder Alesis mit Microverb, Midiverb und später Quadraverb. Der Rest ist, wie man so schön sagt, Geschichte.

All diese Geräte hatten aber eine Eigenschaft, die ihren teils legendären Status überhaupt erst begründen: Sie versuchten aus heutiger Sicht weniger, einen möglichst perfekt klingenden Raum zu simulieren, sondern einen musikalischen Hall. Insbesondere der auch als Lexikon „Wölkchenhall“ bekannte Effekt prägte die Musik der 1980er bis zur Jahrtausendwende wie kein anderer: ein besonders dichter und weich klingender Hall. Bis heute prägt dieser zum Beispiel unzählige Schlagerproduktionen. Dieser Effekt war eine Spezialität des Lexikon 480L. Ebenso gerne wurden Room-Effekte und Early Reflection-Programme eingesetzt, vor allem für Percussion und Drums. Die Room-Algorithmen sollten dabei den Klang einer Hallkammer simulieren, Plate-Algorithmen den einer Hallplatte.

Was ist ein guter Hall?

Hardware Hallgeräte sind in den letzten 20 Jahren zunehmend vom Markt verschwunden und wurden von Plug-ins verdrängt. Ob nun der mitgelieferte Hall der DAW oder das gesondert gekaufte VST oder AU Plug-in, alle Plug-ins haben den Anspruch, guten Hall zu erzeugen. Doch was ist eigentlich guter Hall?

Ein Hall ist dann gut, wenn er zu seinem Einsatzbereich gut passt. Diese etwas plakative Aussage fußt auf meiner Meinung, dass eigentlich abseits der Hallkammer kein mechanischer oder digitaler Hall existiert, der als natürlich bezeichnet werden kann. Es gibt zwar Algorithmen, insbesondere diejenigen, die auf Impulsantworten realer Räume basieren, die einen Raum sehr real simulieren. Dennoch kann kein Algorithmus das Gefühl ersetzen, das ein Hörer hat, der in einem realen Raum Nachhall empfindet, der den ganzen Raum erfüllt und nicht nur zweidimensional das Stereobild oder per Surround künstlich versucht, den Hörer zu umgeben. Stattdessen versuchten schon die ersten mechanischen Hallgeräte, einen bestimmten Klang zu erzeugen, der dann prägend war für ein Instrument oder eine ganze Ära.

Was wäre zum Beispiel der Surf Rock, der Rockabilly, Doo Wop oder andere Stilistiken der 1950er und 1960er Jahre ohne den scheppernden Hall der Hallspirale, von dem die Gitarristen gar nicht genug bekommen konnten? Fender schufen dafür eigens den Reverb Tank, einer Hallspirale für die extragroße Portion Federhall. Oder was wäre die „Dark side of the moon“ von Pink Floyd ohne die EMT 140 Hallplatte?

So ist es nicht verwunderlich, dass selbst unter heutigen Plugins unzählige Emulationen alter mechanischer Hallerzeuger oder älterer digitaler Hallgeräte befinden.

Schlechter Hall?

Selbst der beste Hall wird zu einem schlechten Hall, wenn er seinen Zweck nicht erfüllt. Ein Schlagzeug mit schepperndem Federhall klingt selten gut, außer man nutzt diesen als gezielt eingesetzten Spezialeffekt, um beim Hörer Aufmerksamkeit zu erzeugen. Ein sehr unnatürlich klingendes Gated Reverb klingt auf Gesang oder einer Gitarre eher befremdlich, auf der Snare oder den Toms eines Schlagzeugs hat Phil Collins damit den Sound einer Generation geprägt. Die Kombination aus dem legendären Aufnahmeraum von „The Power Station“ in New York, Plattenhall und Federhall aus den Gitarrenverstärkern ist es, was Springsteens Doppelalbum „The River“ zum Leben erweckt und stellenweise wie ein Live-Album riesig klingen lässt. Der Sound des Halls passt zur Musik. Das ist am Ende das alles entscheidende Kriterium. Und doch…

…liest man auf Amazona immer wieder vom „schlechten Hall“. Was ist also damit gemeint?

Ich kann nicht von anderen Autoren sprechen, nur von mir. Für mich disqualifiziert sich ein Hall, wenn er seinem Einsatzzweck nicht gerecht wird. In der Regel geschieht dies dann, wenn es sich um einen Allround-Hall handelt. Diese sind zum Beispiel in kompakten Mischpulten zu finden. In der Regel steht diesen nur ein einzelner Algorithmus für alle Kanäle gleichermaßen zur Verfügung. Die implementierten Raumeffekte sollten also möglichst universell einsetzbar sein. Viele Hersteller sehen den Hall jedoch eher als Zugabe und entweder reicht die Rechenleistung der integrierten DSPs nicht aus, um einen dichten Hall zu berechnen, oder die Algorithmen sind einfach schlecht programmiert.

Von einem universell einsetzbaren Hall erwarte ich, dass in der Hallfahne keine einzelnen Echos mehr hörbar sind. Einzelne Echos disqualifizieren den Hall für perkussive Signale. Gleiches gilt für das Initial Time Delay Gap, welches in der Regel durch ein Pre-Delay simuliert wird, und für die frühen Reflexionen. Ist das Pre-Delay zu lang, kann der Einsatz auf Kanälen mit Rhythmusinstrumenten dafür sorgen, dass das Ergebnis im Timing zu wackeln scheint, weil das Pre-Delay nicht mit dem Tempo des Songs synchronisiert ist. Gleiches gilt für die frühen Reflexionen. Sind diese zu laut, scheppert es oder man hat das Gefühl, schnelle und nicht zum Tempo passende Shatter-Echos zu hören.

Mit einem dichten Hall, bei dem sich gegebenenfalls die Nachhallzeit variieren lässt, ist man in Verbindung mit dem FX Sends-Regler, mit dem sich der Hallanteil regeln lässt, besser beraten. Auch zu höhenreicher Nachhall stört eher. Eine Nachhallfahne mit etwas gedämpfteren Höhen ist besser und universeller einsetzbar als eine sehr auffällige Nachhallfahne ohne Höhenabfall. Kombiprogramme aus Hall, Echo, Chorus oder gar Pitch Shifter, wie man sie häufig in kompakten Mischpulten findet, sind so gut wie nicht einsetzbar, wenn sie der alleinige Effekt sind. Dennoch findet man sie in nahezu jedem Produkt. Zu lange Nachhallzeiten, die sich vom Anwender nicht verkürzen lassen, disqualifizieren einen Allround-Hall ebenfalls. Ein Gated Reverb ist als Allround-Hall genauso ungeeignet wie die von Gitarristen und Keyboardern gerne benutzten Shimmer Reverbs. Mit einem guten Plate-Algorithmus mit mittlerer Nachhallzeit kommt man hingegen gut klar.

Klangbeispiele

Die Klangbeispiele dokumentieren das oben Gesagte. Zu hören ist ein Percussion-Loop zunächst trocken und dann mit den mitgelieferten Effekten in Logic bearbeitet. Außerdem kommen Audio Unit-Effekte von Eventide und Arturia zum Einsatz. Schön zu hören ist, dass der Spring Reverb Effekt mit dem Percussion Loop nicht gut funktioniert, mit einer E-Gitarre aber wunderbar.

Logic Pro X ChromaVerb

Qualitativ hört man beim einfachen SilverVerb aus Logic einen deutlichen Unterschied zum viel neueren ChromaVerb. SilverVerb ist schon viele, viele Jahre Bestandteil von Logic und ein eher einfacher algorithmischer Halleffekt. Im Nachhall hört man deutlich einzelne Wiederholungen. Der Hall klingt nicht so dicht wie das ChromaVerb und scheppert etwas mehr. Dennoch eignet sich SilverVerb aufgrund der geringen erforderlichen Rechenleistung gut als Füller, zum Beispiel für Keyboard Pads.

Logic Pro X SilverVerb

Sehr interessant ist auch der Faltungshall Space Designer. Die Räume klingen sehr realistisch, manchmal aber innerhalb eines Mixes zu plastisch, so dass sich Instrumente schlechter in den Mix einfügen.

Logic Pro X Space Designer Faltungshall

Die Eventide Effekte gelten als sehr gut klingende Halleffekte und machen einen guten Job, wenn es um Tiefenstaffelung geht. Mit dem Eventide 2016 Stereo Room lassen sich Signale gut in der Tiefe verschieben. Der Spring Reverb ist gut für direkt ins Interface gespielte Gitarrenaufnahmen zu gebrauchen, wenn diese einen Vintage Charakter haben sollen. Zusammen mit dem Modell eines Fender Amps bieten sich tolle Sound-Möglichkeiten. Doch auch ein Rhodes oder Wurlitzer Sample lässt sich gut damit bereichern. Oder wie wäre es mit der Hallspirale für die Hammond B3?

Eventide 2016 Stereo Room

Eventide Spring Reverb

Ein Spezialist ist das Eventide Blackhole. Die äußerst dichten und langen Hallprogramme eignen sich eher für Spezialeffekte. Sie sind niemals subtil, sondern immer aufdringlich und Teil des Gesamtklangs. Ganz Anders das Arturia Reverb Plate 140, welches eine EMT 140 Hallplatte nachahmt. Es klingt prima auf allen Vocal-Spuren.

Eventide Blackhole

Doch nicht nur die DAW bietet zahlreiche Hall-Plug-ins. Auch digitale wie analoge Mischpulte besitzen integrierte Effekte, ebenso manches Audio Interface. Ihr hört deshalb noch den integrierten DSP-Hall vom Antelope Audio Discrete 8 Pro Synergy Core Interface, verschiedene Hall-Programme eines Behringer X32 Digitalpults, zwei Programme eines DiGiCo S21 Digitalpults sowie des RCF M 20X Digitalpults. Außerdem kommt noch ein Hall-Algorithmus aus dem Audio Editor DSP-Quattro zum Einsatz.

Arturia Reverb Plate 140