Die Latenz in der Musikproduktion

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Die Latenz in der Musikproduktion

Ohne den Anspruch einen wissenschaftlichen Artikel zu veröffentlichen, wollen wir die Latenz und deren Auftreten im täglichen Leben als Musiker bzw. Produzent besprechen und verständlich für Anfänger, Einsteiger und Fortgeschrittene darstellen. Wir beleuchten, inwiefern uns die Latenz beeinflussen kann und wie sich das Verhältnis von realweltlichem Phänomen und der Latenz auf dem Computer verhält und was das für das Arbeiten in Echtzeit bedeutet.

 

Was ist Latenz?

Latenz in der Musikproduktion

Latenz in der Musikproduktion

Per definitionem wird als Latenz die zeitliche Verzögerung zwischen einem Reiz und der daraus resultierenden Reaktion bezeichnet.

Die Wikipedia liefert uns zusätzlich noch einige Erkenntnisse über Latenzen in Bezug auf Computersysteme: So heisst es, dass als Latenzzeit die Summe von vorübergehenden Verzögerungen in einem Netzwerk bezeichnet werde, die bei der Verbreitung und Übertragung von Datenpaketen entstehe. Entscheidende Faktoren hierbei sind die Größe der Pakete sowie die Größe der Puffer.

Auf den Bereich Musik, Musikproduktion und Homerecording bezogen können wir Latenz als die zeitliche Verzögerung zwischen dem Entstehen eines Sounds und dem Erreichen unserer Ohren zusammenfassen. Diese Definition ist inbesondere dann von Bedeutung, wenn der Musiker gleichzeitig Sender und Empfänger ist. Dann nämlich entsteht eine spürbare Verzögerung zwischen dem Moment, in dem der Musiker eine Note spielt, und dem Moment, in dem er die gespielte Note hört, was zu erheblichen Problemen im Feeling und der Interpretation führt. Denn, wer kann schon gut ein Instrument spielen, wenn er es nicht sofort hört?

Natürlich kann das Phänomen der Latenz vernachlässigt werden, wenn wir ein akustisches Intrument spielen (akustische Gitarre, Geige, Klavier, etc.) – nicht aber, wenn wir einen Klang durch eine digitale Audio Workstation (DAW) bearbeiten und damit auf die Verwendung eines Computers, eines Audio Interface und auf die Wiedergabe des Klangs durch Studiomonitore bzw. Lautsprecher angewiesen sind.

Info

Die Latenz wird als Zeitspanne üblicherweise in Millisekunden angegeben.
1 ms = 1/1000 sek

Was ist die minimal tolerierbare Latenz, die das menschliche Ohr ertragen kann?

Diese Frage ist Gegenstand unzähliger Debatten und Diskussionen in einschlägigen Medien und bis heute hat sich keine einstimmige Meinung dazu heraus kristallisiert. Die Frage nach einem gerade noch tolerablen bzw. ratsamen Wert für die Latenz bei der Arbeit mit digitalen Audio Workstations hat uns bisher nur die Erkenntnis gebracht, dass das menschliche Ohr und Gehirn sehr tolerant mit dem Phänomen umgeht und jeder Mensch eine andere Vorstellung davon hat.

Auch die Beschaffenheit des bearbeiteten Klangs kann bedeutenden Einfuss auf die Akzeptanz von Latenzzeiten nehmen. So können Klänge mit langsamen Attack (Einschwingzeit) durchaus auch mit größeren Latenzen noch gefühlvoll gespielt werden, während die Toleranz für hohe Latenzen bei Sounds mit kurzen Attackzeiten zunehmend sinkt.

Zum besseren Verständnis können folgende Referenzdaten dienen:

  1. Schall breitet sich mit einer Geschwindigkeit von 340 m/s (Metern pro Sekunde) aus
  2. In der Praxis bedeutet das: Ein Meter wird in einer Zeit von 2,9 Millisekunden zurückgelegt. Eine Schallquelle in einer Entfernung von einem Meter hören wir also mit 2,9 ms Verzögerung
  3. In einem musikalischen Kontext betrachtet bedeutet es, dass zwei 1/32teln bei einem Tempo „Allegretto“ von 120bpm 62,5 ms voneinander entfernt sind.

Bei der Betrachtung dieser Fakten können wir schnell verstehen, dass wir in unserer täglichen musikalischen Praxis und Arbeit mit verschiedenen Latenzen zu tun haben, ohne dass uns diese Verzögerungen an der Ausübung unserer Tätigkeit hindern.

Um das Phänomen Latenz noch besser zu verstehen, betrachten wir folgende realweltliche Situationen, in den uns implizite Latenzzeiten begegnen:

  • Eine akustische Gitarre ist in etwa 30 oder 40 cm von den Ohren des Gitarristen entfernt. Dieser hört den Klang seiner Gitarre also im Durchschnitt mit etwa 1 ms Latenz.
  • Ein Geiger hat sein Instrument näher am Ohr, daher hört er den Schall mit nur 0,3 ms Verzögerung.
  • Ähnlich bei einem Sänger, der seine Stimme auch mit etwa 0,3 ms Latenz hört.

Die Probleme mit der Latenz beginnen, sobald die Elektronik ins Spiel kommt. Nehmen wir zum Beispiel einen elektrischen Gitarristen, der seine E-Gitarre durch einen Gitarrenverstärker und dem angeschlossenen Lautsprecher hört. In einer Entfernung von etwa einem Meter hört er die gespielten Noten mit einer zeitlichen Verzögerung von rund 3 ms. Auf einem Konzert mit einer entsprechend großen Bühne kann es leicht sein, dass der Gitarrist sich in einem Abstand von drei Metern zu seinem Stack befindet und damit den Klang seiner Gitarre mit einer Latenz von neun Millisekunden hört.

Die Problematik wird komplexer, je größer die Anzahl der involvierten Musiker und höher die Entfernung unter ihnen. Stellen wir uns eine Band mit drei Musikern vor, die sich längs auf einer Bühne mit vier Metern Breite befinden. Der erste Musiker hört sich selbst mit einer Latenz von 0,3 ms, er hört das Bandmitglied auf der Mitte der Bühne mit einer Latenz von sechs Millisekunden und den Musiker am anderen Ende mit einer zeitlichen Verzögerung von 12 Millisekunden.

Die Unterschiede in der Wahrnehmung der drei Instrumente in diesem Beispiel sind beeindruckend und dennoch wird keiner der Musiker ein tatsächliches Problem mit einer solchen Situation haben. Der Grund hierfür ist einfach: Unser Ohr bzw. unser Gehirn ist nicht in der Lage zwei Schallquellen zu unterscheiden, die mit einer zeitlichen Verzögerung von höchstens 11 ms ankommen.

 

Multiple Latenzen

In einem klassischen Orchester entstehen Entfernungen von fast 20 Metern zwischen einigen der Musiker (z.B. Geiger und Bassisten), was einer zeitlichen Verzögerung des Schalls von ganzen 58 Millisekunden entspricht. Dieser Wert überschreitet deutlich unsere oben definierte Wahrnehmungsschwelle von 11 ms und kann natürlich zu enormen Problemen bei der Interpretation von Musik führen (wir erinnern uns dass zwei 32tel Noten bei einem Tempo von 120bpm einen Abstand von 62,5 ms haben).

Noch komplexer wird die Situation, bezieht man die unterschiedlichen Positionen und Entfernungen zwischen den Musikern und den Faktor Saal/ Raum hinzu. Natürlich gibt es im Falle eines Orchesters oder einer Band eine Lösung für das Problem, was aber nicht Gegenstand dieses Artikels sein soll.

Das Beispiel sollte lediglich den Einfluss der Latenz bei der Interpretation von Musik und die Toleranzgrenze des menschlichen Ohres in komplexen Situationen verdeutlichen.

Und so schlagen wir den Bogen zurück zur Frage, die wir eingangs gestellt haben: Welche Latenzen sind gerade noch tolerierbar? Die Antwort hierauf kann nicht rein mathematisch und in absoluten Zahlen gegeben werden, obschon wir sehr wohl eine von der Mehrheit akzeptierte Wahrnehmungsschwelle von 11 Millisekunden festlegen konnten.

 

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Latenz in der Musikproduktion

Bis hier dieser erste Teil des Artikels „Latenz in der Musikproduktion“. Im nächsten Teil werden wir auf die Latenzen von analogen und digitalen Geräten und dessen Einfluss auf unser musikalisches Leben in Musikproduktion und Homerecording eingehen.

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Lesermeinungen (14)

zu 'Die Latenz in der Musikproduktion'

  • Felix Eckhardt   30. Dez 2008   11:06 UhrAntworten

    Toller Beitrag. Danke :)

    Aber sind 1/340 sind 2.9 ms statt 2/9 ms = 0.2222 ms?

    Grüße
    Felix

  • Felix Eckhardt   30. Dez 2008   11:07 UhrAntworten

    Mein Gott, was schreib ich denn da? Das sollte heißen:

    Aber sind 1/340 nicht 2.9 ms? Statt 2/9 ms = 0.2222 ms?

    Grüße
    Felix

  • Carlos (delamar)   30. Dez 2008   11:27 UhrAntworten

    Hallo Felix, vielen Dank für den Hinweis.

    Du hast natürlich recht:

    1 = 340 m/s
    1 s = 340 m
    1/340 s = 1m
    0,0029411 s ~ 2,9 ms = 1m

    Hab das / jetzt gegen das korrekte , ausgetauscht im Artikel.

  • kurt   31. Dez 2008   03:38 UhrAntworten

    Großartiger Artikel für Anfänger wie mich. Vielen Dank, delamar!

  • Mattis   03. Jan 2009   14:51 UhrAntworten

    Interessanter Artikel, mir war nicht bewusst, dass die Latenz auch außerhalb des Computers eine so große Rolle spielt.

    Danke

  • halil   20. Jan 2009   23:00 UhrAntworten

    Echt informativer Artikel! Hab schon einiges über das Thema gelesen. War aber selten so schön verständlich wie dieser Beitrag.

    1000DANK!

  • Rolle   08. Feb 2009   14:10 UhrAntworten

    Super geschrieben. Überhaupt eine tolle Seite! Bitte weiter so:

    Vielen dank!

  • dr_gruenspan   30. Apr 2009   22:56 UhrAntworten

    Echt coole Seite mann. ganz grosses lob.
    Immer wenn ich probleme hab schau ich hier zuallererst nach...hehe
    gruß und danke für die mühe

  • Checkoff   25. Mai 2009   03:06 UhrAntworten

    ..da wär aber wikipedia ne bessere adresse !

  • dj Putin   16. Aug 2009   06:01 UhrAntworten

    checkoff ist hier wohl der comment-hater :D ich glaube ich hab delamar zu einem großen teil durchgelesen (bis dato existierende artikel) und ich lese diesen namen nicht zum ersten mal- immer gepaart mit einer prise "delamar ist garnicht so toll" :D

    wenn man es sonstwo besser verstehen kann (was ich bezweifle) oder es sonstwo viel detailierter steht (was einem anfänger nun echt NICHT weiter hilft), warum hälst du dich dann hier so lange und oft auf?

    für mich als anfänger ist diese seite bares gold wert! macht weiter so!!!

  • timchen   30. Jan 2010   17:59 UhrAntworten

    Wie sieht denn die Lösung beim Orchester aus? Das würd mich mal brennend interessieren. ;)

    Macht weiter so, tolle Seite für einen wie mich, der irgendwann, wenn er erwachsen ist, gern Musikproduzent werden würde. ^^

  • Benjamin   24. Mrz 2010   15:53 UhrAntworten

    Beim Orchester wird das Problem durch einen Dirigenten gelöst. ;)
    Oder In-Ear-Monitoring?

  • hanswurst freiburg   19. Mrz 2012   22:03 UhrAntworten

    also beim arbeiten mit software IMMER kopfhörer/inears benutzen (mein langjährige erfahrung)

    ... einfach mal ausprobieren!

  • DJ Sven Cuber   17. Jun 2015   16:22 UhrAntworten

    Mal eine Frage, ich hoffe ich bekomme möglichst schnell eine Antwort, auch wenn der Artikel schon etwas älter ist.
    Nur von der Logik her, wenn ich in der Konfigurationssoftware meines Interfaces eine Latenz von 10 ms einstelle, beträgt dann die Verzögerung von einem Instrument, was ich in eines der Inputs spiele, dann durch die DAW und dann auf die Monitore läuft, nicht 20 ms, also das doppelte? Weil ich denke mir, dass die 10 ms nur für einen Weg, also rein oder raus stehen? Oder sehe ich das falsch?

    LG Sven Cuber ;)

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