Reverb (Nachhall)

Allgemeines

Von einer Quelle ausgesendeter Schall wird von verschiedenen Flächen in Abhängigkeit von deren Oberflächenbeschaffenheit reflektiert. Glatte, schallharte Flächen werfen den Schall ähnlich zurück, wie ein Spiegel das Licht. Dabei ist der Einfallswinkel gleich dem Ausfallswinkel.Bei rauen Strukturen hingegen erfolgt der Rückwurf in viele Richtungen. Je rauer ein Material ist, desto diffuser wirft es diesen Schall wieder zurück. Dieser Reflexionsgrad ist frequenzabhängig und von der Beschaffenheit des Materials abhängig. 

Hartes Material absorbiert die Schallwellen kaum, weiches dagegen stärker. In großen Räumen ohne Absorptionsflächen wie Kirchen, Schwimmhallen oder großen Höhlen lässt sich Nachhall gut beobachten, falls keine zusätzlichen Maßnahmen zur Absorption getroffen wurden. Nachhall entsteht als Folge wiederholter Schallreflexionen, die mit der Zeit schwächer werden. Die Abschwächung wird zum einen dadurch verursacht, dass bei jeder Reflexion ein Teil der Energie in Wärme umgewandelt wird (da kein Material ideal schallhart ist) und zum anderen daher, dass die Ausbreitung des Schalls in der Luft verlustbehaftet ist (da die Schwingung der Luftpartikel Reibung erzeugt.

Die Zeit, in welcher der Schalldruckpegel nach einem plötzlichen Verstummen der Schallquelle um 60 dB abnimmt, heißt Nachhallzeit T60, im Englischen häufiger als RT bezeichnet (reverberation time). Eine Abnahme um 60 dB entspricht einer Abnahme des Schalldrucks auf ein Tausendstel des Anfangswertes. Die Nachhallzeit und ihre Abhängigkeit von der Frequenz liefern wichtige Informationen zur Hörsamkeit eines Raumes und seiner Eignung für Sprach- und Musikdarbietungen.

Effektgeräte, die einen „künstlichen“ Nachhall erzeugen, können zwei Aufgaben erfüllen:

▪ Erzeugung eines natürlich erscheinenden Raumeffekts,

▪ Erzeugung eines künstlichen Nachhalleffekts, den es in der Natur so nicht gibt.

Bei der Erzeugung eines künstlichen Raumeffekts wird ein Signal so verändert, dass der Zuhörer meint, das Signal sei in einer bestimmten Räumlichkeit entstanden und nicht im trockenen Tonstudio. Liegen mehrere Signale vor, so wird nur selten jedes einzelne mit dem genau gleichen Hall-Effekt bearbeitet, da sich sonst nicht der Eindruck räumlicher Tiefe vor dem Zuhörer einstellen würde.

Mechanischer Nachhall

In den Anfängen der mechanischen Hallgeräte wurde das elektrische Tonsignal einem elektromechanischen Wandler zugeführt, der mechanische Teile zum Schwingen anregt. Diese Schwingungen klingen allmählich ab, werden von Schwingungsabnehmern wieder in elektrische Signale umgewandelt und als Hall dem Originalklang zugemischt.

Es lassen sich unterschiedliche Nachhallzeiten durch Veränderung der mechanischen Dämpfung erzielen. Als schwingende Teile dienen Stahlplatten, Goldfolien oder Spiralfedern. Hallplatten und -Folien sind den Federhallgeräten in der Qualität des Nachhalls überlegen. Da jedoch kleine Hallfedern relativ preisgünstig sind und waren, fanden sie häufig als zusätzliche Baueinheit in Verstärkern und E-Orgeln Verwendung und sind heute in nahezu jedem Gitarrenverstärker ein fester Bestandteil. Die Surfmusik der 60er Jahre wäre ohne Hallfedern wohl nie so entstanden.

Elektronischer Nachhall

Heutzutage werden Nachhalleffekte durch digitale Effekt-Prozessoren hergestellt. Komplizierte Algorithmen erzeugen diesen akustischen Effekt. Dabei lassen sich die verschiedenen Attribute wie etwa Nachhallzeit, Vorverzögerung, Frequenzgang der diffusen Hallfahne, Diffusität, Diffusität, Raumgeometrie in Echtzeit verändern. Die Technik ist heute weit fortgeschritten und ermöglicht, bestimmte in der Realität vorhandene Räume im Nachhallverhalten recht gut nachzubilden.

Noch besser gelingt dieses durch eine recht neue Art der Hallerzeugung. Dabei wird die Raumimpulsantwort abgespeichert, sozusagen ein „Fingerabdruck“ der akustischen Eigenschaften eines realen Raumes.

Mit diesem Fingerabdruck können nun beliebige akustische Signale versehen werden. Diese Form der Hallerzeugung nennt man auch Faltungshall, da bei der Signalerzeugung die mathematische Operation der Faltung verwendet wird.
Diese Technik ist nicht allein auf das Simulieren von Räumen beschränkt, vielmehr kann jedes lineare, zeitinvariante akustische System simuliert werden, also auch Geräte wie Mikrofone oder Gitarrenverstärker.

Softwarebasierte Hallerzeugung

Aktuelle Plugins auf Basis des Faltungshalls (Convolutionreverb) bieten eine Vielzahl von solchen Impulsantworten aus den unterschiedlichstenen Räumen wie z.B. Petersdom, Waschküche von Tante Emma, Konzertsälen aus der ganzen Welt. 

Man kann auch weitere Impulsantworten kaufen und hinzufügen oder gar eigene erstellen, den Möglichkeiten sind keine Grenzen gesetzt.

Ein Convolutionreverb kann auch das Hallverhalten von Hallfedern, Hallplatten und anderen Hallgeräten simulieren. So könnte man z.B mit einem "billigen" Faltungshall ein sündhaft teures Lexicon kopieren. Da in analogen und digitalen Geräten sehr komplexe Algorythmen am Werke sind und sehr viel Hardware verbaut ist, ist das nur bedingt möglich.

In letzter Zeit geht der Trend eh wieder ein wenig weg von supernatürlichen Räumen hin zu etwas synthetischeren, diese lasse sich nämlich oftmals besser in den Mix integrieren als absolut echte Räume.

Für relativ kurze Nachhallzeiten sowie für Gated Reverb sind Plugins auf Basis von Hallalgorythmen besser geeignet als Faltungshall, da diese einfach einen homogeneren Raumeindruck vermitteln. 

Nicht umsonst werden in vielen großen Tonstudios die alten analogen und digitalen Hallgeräte gerne eingesetzt, ja selbst Hallräume und Hallplatten sind noch vertreten.