Tonrestauration

Tonrestauration • NoNOISE-Processing

Eines unserer Spezialgebiete ist die Aufarbeitung von Musikarchiven. (Ausgangsmaterial: Analog-Tonbänder, Schellackplatten, Vinylplatten, Acetate, Filmlichtton, Videoton etc.). Aber Soundrestauration ist oft auch der einzige Weg, aktuelle Tonaufnahmen zu retten, bei denen es zu Störungen, Nebengeräuschen oder technischen Defekten gekommen ist.

Das NoNoise™-System setzen wir seit 1989 ein und waren damit die ersten in Deutschland. In Kombination mit dem CEDAR Series 2™-System bearbeiteten wir bereits mehr als 1000 NoNoise™ Produktionen und haben dadurch selbst international einen deutlichen Erfahrungsvorsprung.

Schallplatten werden in einer mechanischen Waschanlage gereinigt und mit entsprechenden Tonabnehmern und Schneidkennlinienentzerrern abgespielt. Über einen 28 bit-A/D-Wandler speichern wir das Signal auf die Harddisks des Sonic Studio-NoNoise™-Systems. Knistern, Rauschen, Brummen und andere unerwünschte Modulationsanteile werden auf digitaler Ebene 'herausgerechnet'.

Zusätzlich zur Restauration "historischer" Tonträger bieten wir auch an, Störungen in aktuellen Aufnahmen zu beseitigen: Brummeinstreuungen oder Übersprechen können entfernt werden und mit den modernen Restaurations-Tools können scharfe S-Laute, tiefe Pop-Laute und sogar Huster während eines Live-Mitschnitts "wegretuschiert" werden.

Ihr Original wie auch das Ergebnis unserer Bearbeitung archivieren wir extern im 24-bit-Format, um den Weg für zukünftige Formate offen zuhalten.

Einige Beispiele für die Prozesse Declicking - Dekrackling - Störungsbeseitigung

Wir sind spezialisiert auf die überzeugende Entfernung von punktuellen Störungen wie z.B. Knacker (Beispiel 1) und Knistern auf Schellackplatten, Schallfolien oder Filmlichtton, aber auch von Schaltimpulsen, Verzerrungen, Read Errors oder "Dropouts" analoger und digitaler Herkunft.

Die Beseitigung der Fehler beruht darauf, dass diese sich durch eine Abnormität der Schallwellenstruktur des Nutzsignals in einem minimalen Zeitbereich auszeichnen. Es muss also für die Dauer der Störung die originale Wellenform (Samplestruktur) rekonstruiert werden. Als Grundlage für diesen Ersatz dient das Signal in einem vom Bearbeiter bestimmten zeitlichen Umfeld der defekten Stelle.

Nachdem der Bearbeiter die Störung manuell eingegrenzt hat, interpoliert das SonicStudio NoNoise™-System aufgrund der benachbarten Informationen den Störabschnitt und ermittelt eine Wellenform, die sich fehlerfrei ins Ganze einfügt. Im Gegensatz zur Entfernung von Störimpulsen z.B. auf analogem Magnetband mit Hilfe der Schere bleibt der zeitliche Verlauf des Originals vollständig erhalten (besonders wichtig bei Filmton!).

Beispiel 2

Einen Sonderfall der Knacker stellt das Knistern auf Schallplatten und Filmlichtton dar. Auch Verzerrungen (distortions) im Audiosignal können den Charakter von Knisterflächen besitzen. Das Typische ist hierbei die hohe Zahl eher kleiner Knacker, die das berühmte Knistern (pan frying) ausmachen. Für eine manuelle Reparatur per Declicking wäre diese Störung viel zu arbeitsintensiv und zeitaufwändig.

Das SonicStudio NoNoise™-System ermittelt daher selbständig die abnormen Wellenformen, die das Knistern vom Nutzsignal unterscheiden und interpoliert die Samples automatisch. Wie bei allen "automatischen" Prozessen im Audiobereich muss das Ergebnis des Dekrackling anschließend abgehört und auf korrekte Interpolationen bzw. Artefakte kontrolliert werden. Das Programm kennzeichnet die ersetzten Stellen rot, jede Interpolation kann einzeln rückgängig gemacht und ggfls. wiederholt werden.

Beispiel 3

Ein Knacker im Audiosignal besitzt nur eine kurze Dauer von ca. 6 bis etwa 40 ms (je nach Auslöser und tieffrequentem Nachziehen). Dropouts, Mutes und Band-Aussetzer dagegen haben eine ungleich längere Störungsdauer. Dennoch erlauben die unterschiedlichen Interpolations-Algorithmen, auch vergleichsweise lange Aussetzer zu ergänzen. Auch hier muss der Bearbeiter entscheiden, inwieweit das neue Material sich sinnvoll in das betroffene Audio-Material einfügt.

Es handelt sich bei den hier gezeigten Beispielen jeweils um einkanaliges Audio-Signal. (Typisch für historische Aufnahmen.) Bei Stereo- oder gar Mehrkanal-Aufnahmen jedoch müssen die meisten Restaurationsprozesse für die einzelnen Kanäle getrennt, bzw. mit unterschiedlichen Parametern ausgeführt werden. Auch hierfür benötigt der Bearbeiter umfangreiche Test-Durchgänge.

Neu: ReNOVAtor-Rendering

Beispiel 4a - Nebengeräusche

Manchmal gibt es besonders schwere Fälle! Da hustet das Publikum, ein Martinshorn stört den Live-Mitschnitt, im Studio knarrt der Ledergürtel des Gitarristen oder die Sängerin haucht trotz Windschutzes am Mikrofon eine tieffrequente Störung in die Aufnahme.

Da kann dann die manuelle Interpolation in der Wellendarstellung nicht mehr helfen, denn diese greift vor allem bei kurzzeitigen Defekten und außerdem kann man nur Amplituden-bezogen aber nicht Frequenz-selektiv interpolieren.

Dafür benutzen wir die sog. Audio-Retouch-Tools: In der Darstellung links sieht man 10 Sekunden eines Musikstückes (x-Achse), die Frequenz ist auf der y-Achse abzulesen. Zusätzlich gibt die Farbabstufung von rot über grün bis gelb Auskunft über die Intensität des Schallereignisses. Dies hat den Vorteil, Störungen wesentlich besser als in der Amplitudendarstellung erkennen und lokalisieren zu können.

Notwendige Interpolation können also in unterschiedlichen Frequenzbereichen durchgeführt werden: Die weiß selektierten Bereiche zeigen im Original ein ungewolltes "Wischgeräusch" sowie unten rechts ein lautes tieffrequentes Störsignal.

Auch hierbei benötigt man die Erfahrung, welches Umfeld für die Rekonstruktion der fehlerhaften Stelle sinnvoll auszuwählen ist. Im Notfall kann innerhalb des Retouch-Tools auch frequenzbezogen mit Copy und Paste gearbeitet werden.

In der linken Darstellung sieht man den betreffenden Musikausschnitt nach Beseitigung der Geräusch-Störungen. Sowohl der "Wischer" als auch der Popplaut sind nicht mehr sichtbar - und daher auch nicht mehr hörbar.

Neugeschrieben wurden jeweils nur die Schallanteile, in denen die Störung besonders laut war (vormals weiß gekennzeichnet), die anderen Anteile bleiben unverändert und tragen dazu bei, dass die Retouch-Interpolationen besonders originalgetreu klingen.

Beispiel 4b - Übersprechen

Manchmal kommt es auch unter besten technischen Voraussetzungen im Tonstudio zu unerwarteten Nebeneffekten. Meistens werden diese Störungen erst nach den abgeschlossenen Recordings "entdeckt", wenn es zum Mix-Prozess kommt.

Zu den Klassikern gehört das ClickTrack-Übersprechen: Bei (Overdub-)Aufnahmen ist es manchmal sinnvoll, mit einem hinterlegten Metronom-Click oder einem Guide-Track zu arbeiten. Diese Pilotspur ist besonders dann wichtig, wenn die Musiker nacheinander oder in Gruppen aufgenommen werden. Natürlich wird diese Spur in der späteren Audio-Mischung nicht verwendet, sondern stummgeschaltet.

Nun kann es bei der Mikrophon-Aufnahme leiser Instrumente (z.B. Harfe, Diskantgambe, Reib-Trommel, …) oder bei Instrumenten, deren Schallquelle sich nah am Kopf des Musizierenden befindet (z.B. Violine, Flöten, Maultrommel, …), zu ungewolltem Übersprechen aus dem Kopfhörer kommen.

Im linken Bild sieht man die 3D-Darstellung eines betroffenen Ausklangs im ReNOVAtor-Tool. Deutlich zu erkennen ist die rhythmisch gleichmäßige Struktur des hörbaren Metronom-Clicks.

Hat man später eine volle Mischung mehrerer Spuren, wird das Übersprechen der Pilot-Spur sicherlich maskiert. Typischerweise tritt daher das Problem vor allem im Schlussklang eines Stückes auf (s.o) - aber auch in Breaks oder Generalpausen des Arrangements.

Versucht man das störende Übersprechen durch frühes Ausblenden betroffener Spuren zu mildern, führt dieses Vorgehen oft zu einem unnatürlichen (Raum-)Klang. Auch das Ersetzen des Ausklangs durch eine Hallfahne ("Schmieren") klingt oft unbefriedigend - besonders dann, wenn der Mix selbst keine große Räumlichkeit mitbringt.

Hier können wir mit dem ReNOVAtor-Tool wirkungsvolle Abhilfe anbieten:

Wie oben gesehen, können die Übersprechungen sehr gut isoliert werden und dank gezielter Interpolation soger beseitigt werden. Auch in diesen Fällen werden nur die Schallanteile, in denen die Störung hervortritt, neugeschrieben, sodass die anderen Klang- und Raumanteile nicht verändert werden und ein sauberer Ausklang entsteht.

Einige Beispiele für die Prozesse Denoising - Complex Filtering - Reduzierung kontinuierlicher Störungen

Beispiel 5

Brumm- oder Pfeifstörungen (Einstreuungen) können durch komplexe Filterungen gezielt bekämpft werden. Hier muss zunächst von einem kurzen Zeitabschnitt des Originals eine Fast-Fourier-Transformation, d.h. eine genaue Analyse des Frequenzspektrums berechnet werden. Am Bildschirm lassen sich anschließend in der grafischen Darstellung der Frequenzanteile die störenden Bereiche exakt ermitteln. Darauf folgt eine komplexe Filterung des Materials: Der Bearbeiter kann - basierend auf den Ergebnissen der FFT - per Software alle benötigten Spezial-Filter (notches) zu einem Entstörungs-Set kombinieren.

Beispiel 6

Das "Entrauschen" von Audiosignalen ist ein wichtiges und wirkungsvolles Werkzeug im Rahmen der NoNoise™-Bearbeitung. Dieser Vorgang stellt einen Spezialfall des "Complex Filtering" dar, denn beim Rauschen handelt es sich immer um ein breitbandiges Störgeräusch - gleich, ob es sich um Bandrauschen, Laufgeräusche von Vinyl oder Schellack, Verstärker- bzw. Mikrophon-Rauschen oder gar um modulierendes Rauschen (Wind, noisefloor) handelt.

Vor dem "Entrauschen" benötigt man daher zunächst die Frequenzanalyse eines kurzen Programmteils (ca. 0.5 - 1 sec), in dem möglichst nur Rauschanteile, d.h. wenig oder keine Nutzsignalanteile zu finden sind. So entsteht der "Fingerabdruck" des spezifischen Rauschspektrums, das aus dem Programm entfernt werden soll. Das Sonic Studio NoNoise™-System analysiert das Rauschverhalten in Tausenden von Frequenzbändern.

Das sog. "Noise-Estimate" kann editiert werden, wenn in ihm enthaltene Nutzsignale oder tonale Störungen den Entrauschungsprozess negativ beeinflussen würden.

Beim Entrauschungsprozess wird nun das Programm auf das Verhältnis von Musik- zu Rauschsignal überprüft. An den Programmstellen, an denen das Rauschen nicht mehr vom Nutzsignal überdeckt wird, setzt die Reduktion ein: Dabei werden die Daten des "Fingerabdrucks" sowie individuell einzustellende Entrauschungs-Parameter (Reduktionsstärke und -Kennlinie, Schwellwert, aktiver Frequenzbereich, Bandbreite, …) benutzt.

Dieser Vorgang kann offline oder auch in Echtzeit durchgeführt werden. Gerade das Realtime-Denoising erlaubt es, die Parameter im Hörvergleich auf ihre Wirksamkeit zu überprüfen. Der Vorteil gegenüber herkömmlichen Entrauschungsmethoden wird deutlich: Bei angemessener Parameterwahl werden nur die störenden Signalanteile reduziert und das Nutzsignal bleibt unbeeinflusst.

Auch hier ist wieder die Beurteilungskraft des Bearbeiters ausschlaggebend, denn was nützt die vollständige Beseitigung eines Bandrauschens, wenn dadurch bereits auch Höhenanteile oder gar tonale Teile des Nutzsignals angegriffen werden.

Zur Kunst der Tonrestauration gehören somit nicht nur die gekonnte Nutzung der Restaurations-Parameter, sondern auch die korrekte Einschätzung der Originale in ihrem historischem Kontext sowie der verantwortungsvolle Umgang mit den Restaurations-Tools.