Metering und Gain Staging

Metering und Gain Staging in der digitalen Praxis

Auf Anfrage eines Lesers beschäftigen wir uns heute mit dem Gain Staging und dem Metering in der digitalen Musikproduktion.

Zu den Begriffen an sich: Gain Staging ist die „Dosierung des Lautstärkepegels“ und Metering die Messung dieses Pegels.

Welche Lautstärke ist optimal? Mit welchem Tool messe ich die Lautstärke am besten? Was ist der Unterschied zwischen Peak- und RMS-Pegel? Was bedeuten dB und dB FS? Wie laut muss mein Mix sein, wie laut mein Master? Wie laut muss ich aufnehmen?

Diese und weitere Fragen über Metering und Gain Staging werden im Folgenden geklärt…

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Vorwort

Über Metering und Gain Staging gibt es viel zu sagen, der Artikel ist daher recht lang und teilweise sehr technisch. Wer es kurz haben will, findet unten die Tipps für die Praxis zusammengefasst.

Einheit der Lautstärke-Messung

Die in der Musikproduktion relevante Maßeinheit für Lautstärke ist das Dezibel (dB).

Dezibel (dB)

Streng genommen gibt das Dezibel gar kein Lautstärkemaß an, sondern diente ursprünglich lediglich zur Angabe eines Lautstärkeverhältnisses.

Beispielabbildung von Cubase: Anhand des gekennzeichneten Kästchens lässt sich die Lautstärke verändern.

Beispiel: Bei Sequenzerprogrammen verfügen die einzelnen Audioparts in der Regel über ein anklickbares Kästchen in der Mitte, welches zur Veränderung der Lautstärke dient. Klicken Sie dieses an und halten die Taste gedrückt, können Sie die Lautstärke mittels Auf- bzw. Abwärtsbewegung der Maus ändern. Der Lautstärkeunterschied wird dabei in dB angezeigt.

Ein Plus von 10 dB entspricht in etwa einer Verdoppelung der empfundenen Lautstärke, -10 dB wären eine Halbierung.

Der angezeigte Wert gibt keine Auskunft über die wirkliche Lautstärke des Signals, sondern lediglich über den Lautstärkeunterschied – es handelt sich also um eine relative Maßangabe.

Dezibel Full Scale (dB FS)

In der Tontechnik rechnet man jedoch auch mit absoluten Pegeln (in dem Fall dann eigentlich „dB full scale“, wobei aber kein Tontechniker dieses „full scale“ mit ausspricht oder ausschreibt, im Folgenden halten wir das auch weitgehend so). Es lässt sich hier also genau sagen, dass ein Signal eine Lautstärke von bspw. -10 dB besitzt.

Wie geht das, wenn das Dezibel lediglich Verhältnisse angibt? Ganz einfach: die dB-Angabe bezieht sich hier auf einen Referenzwert.

Bei digitalen Geräten dient der höchstmögliche Pegel, ab dem noch keine Verzerrung eintritt, als Referenzmaß, welches in diesem Fall mit 0 dB festgelegt ist. Von da an wird dann runtergerechnet. Eine Lautstärke von -10 dB klingt dann nur noch halb so laut, usw.

0 dB ist demnach die höchstmögliche Lautstärke, die wir in unseren Musikproduktionen erreichen können! Daraus lässt sich die erste Regel für die Praxis ableiten: Ihre Stereo-Out-Anzeige im Sequenzerprogramm sollte nie einen Wert anzeigen, der 0 dB überschreitet!

Auf dem Stereo-Out laufen letztlich alle Spuren Ihres Projekts zusammen. Der Stereo-Out ist bei den meisten Sequenzerprogrammen ganz rechts im Mixer zu finden. Hier zeigt der Stereo-Out mit -6,7 dB einen guten Wert an, sprich es gibt ausreichend Headroom. Würde hier 0 dB stehen, wären wir im Clipping.

Der Stereo-Out zeigt die insgesamt aufsummierte Lautstärke aller Spuren Ihres Projekts auf, sprich im Klartext: die Gesamtlautstärke. Mehr als 0 dB kann die DAW nicht verarbeiten, sprich es wird zwar ggf. (+)3 dB angezeigt (bei den meisten DAWs steht sogar weiterhin einfach nur 0 dB, weil eben mehr nicht geht), die über Null hinausgehenden Dezibel sind jedoch nur verzerrter Matsch. Es bringt also nichts, über Null Dezibel hinauszugehen bzw. sollte dies sogar, wie gesagt, tunlichst vermieden werden.

Nicht ganz die die Wahrheit

Eigentlich arbeiten Sequequenzerprogramme intern noch mit jeweils leicht unterschiedlichen Referenzwerten, sprich es gibt meistens noch einen Puffer, so dass bei 1, 2 dB über Null nicht gleich verzerrt wird. Außerdem arbeiten wir auf Produktionsebene normalerweise mit 24 oder 32 Bit, wobei uns ein größerer Headroom zur Verfügung steht. Die Regel, nicht über 0 dB zu gehen, besteht in der Praxis trotzdem, vor allem da wir ja am Ende einer Musikproduktion auf 16 Bit dithern. (Dithern und Bit sagen Dir nichts? Unbedingt diesen Artikel lesen!)

Des Weiteren gehen Plug-In Hersteller von einem gewissen Arbeitspegel aus, mit dem die Plug-Ins gefüttert werden. Das heißt nicht, dass ein Plug-In nicht funktioniert, wenn bspw. ein+4dB Eingangspegel vorliegt. Die Programme werden jedoch nicht explizit auf der Basis eines derart hohen Pegels entwickelt, man verfehlt also unter Umständen den Sweet-Spot des Plug-Ins.

Gain Staging im Mix

Wie dosiert man die Lautstärke der Einzelspuren im Mix am besten? Wichtig ist zu wissen, dass wenn bspw. die Bassdrum auf Spur 1 eine Lautstärke von -3 dB hat, auch am Stereo-Out bereits -3 dB anliegen. Man ist also schon knapp unter Null! Man muss kein Genie sein, um zu erahnen, dass es zu Übersteuerungen kommen wird, sprich einer Gesamtlautstärke über 0-Dezibel-full-scale, wenn die Pegel der weiteren Spuren nun noch dazu kommen. Denn im Stereo-Out werden die Signale aller Spuren aufaddiert, wobei man hier fachsprachlich „Summieren“ sagt und den Stereo-Out auch als Stereo-Summe bezeichnet.

Somit relatviert sich die häufig getroffene Aussage von Tontechnikern, dass man möglichst immer knapp unter Null dB arbeiten sollte.

Ein guter Richtwert beim Mixing ist ein Pegel von höchstens -10 dB in den Einzelspuren. In der Gesamtsumme dürften die Signale dann grob mit etwa -6 dB zusammenlaufen (natürlich abhängig von Spurenanzahl, Inhalt der Spuren, usw.), was eine gute Ausgangsbasis für das Mastering ist.

Master-Fader immer auf Null lassen

Der Master-Fader ist der Lautstärkeregler des Stereo-Outs. Einige haben in den Einzelkanälen zuviel Pegel, so dass die Stereosumme über Null dB liegt – und regeln dann einfach den Master-Fader runter. Das bringt aber nichts! Die Verzerrungen sind ja bereits entstanden. Jetzt drehen Sie bloß das eh schon verzerrte Signal leiser.

Generell gilt: Den Master-Fader nie verändern. Dadurch werden keine Probleme gelöst.

Warum hält sich das Gerücht so eisern, dass man immer knapp unter Null arbeiten sollte?

Ich weiß es nicht! Dass man gerade dies nicht tun sollte, hat sich anscheinend noch nicht ausreichend herumgesprochen. Fakt ist: Seit wir in der digitalen Musikproduktion mit mindestens 24 Bit arbeiten, spielt es sogar absolut keine Rolle, ob der finale Mix eine Höchstlautstärke von -5 dB oder -20 dB aufweist. Warum? Bei 16 Bit (CD-Format) haben wir eine Dynamik (ausführliche Erläuterung des Begriffes im Praxis-Leitfaden EFFEKTE unter 4. Dynamikprozessoren) von etwa 96 dB, also 6 dB pro Bit. Bei 24 Bit haben wir einen dynamischen Spielraum von 144 dB.

Beim finalen Exportieren (und damit einhergehenden Herunterrechnen auf 16 Bit) muss die Lautstärke einer 24 Bit Produktion also ohnehin extrem reduziert werden, da in 16 Bit einfach nicht soviel dB „hinein passen“.

Heißt das, ich muss gar nicht immer peinlichst genau auf das Metering achten?

Richtig, im Grunde müssen Sie das nicht. Achten Sie, wie gesagt, nur darauf, dass Sie nie über 0 dB kommen, egal in welcher Instanz der digitalen Produktion. Ein Headroom von mindestens 6 dB in der Stereosumme ist hier ein gutzer Ansatz, um einen gewissen Puffer zu haben. Aber auch wenn noch 10 dB Headroom oder mehr bleiben, führt dies zu keiner qualitativen Verminderung des Endergebnisses.

Und wie ist das beim Mastering? Die Produktion soll doch am Ende möglichst laut sein, oder nicht?

Das Stichwort lautet „am Ende“! Auch während des Mastering-Prozesses sollte immer ein Headroom von etwa 6 dB eingehalten werden, um kein Clipping zu riskieren!

Erst im allerletzten Arbeitsschritt des Masterings, sprich beim Limiting/Maximizing, sollten Sie die finale Endlautstärke von höchstens -0,3 dB (selbst hier nicht bis exakt 0 dB gehen, weil einige CD-Player das nicht verarbeiten können) erzeugen!

Im L2 Maximizer von Waves wird die letztendliche Spitzenlautstärke der Produktion mit dem parameter Out-Ceiling festgelegt. Wie gesagt, sollte der Wert -0,3 dB nicht überschreiten, hier sind -0,5 dB eingestellt. Auch wenn Sie die ganze Zeit Headroom lassen, haben Sie am Ende also (natürlich) trotzdem eine Lautstärke von knapp unter Null dB, nur, dass Sie kein Clipping riskiert haben. Ein vorheriges/kontinuierliches Anstreben dieses Pegels ergibt somit allein aus dieser Sicht eigentlich schon keinen Sinn.

Wie ist das beim Einpegeln bei der Aufnahme?

Hier gibt es mehr zu beachten! Manche versuchen ihre Gitarre besonders laut anzuschlagen oder besonders doll auf die Bassdrum zu hämmern. Richtig ist: Spielen Sie Ihr Instrument so, wie dieses am besten klingt und wie es am besten zu dem jeweiligen Lied passt! Das Gleiche gilt natürlich für den Gesang sowie für jedes andere Signal, dass Sie aufnehmen möchten.

Heißt also: Die Gitarre nicht für mehr Pegel stärker anschlagen, sondern wenn mehr Pegel benötigt wird, diesen mittels Gain-Regler am Aufnahmegerät erhöhen (oder verringern, wenn das Eingangssignal zu laut ist).

Hier empfehle ich wiederum einen Spitzenpegel zwischen -6 dB und -10 dB! So wird das Signal mit ausreichend Dynamik aufgenommen und dennoch kein Clipping riskiert!

Wie erkenne ich, ob eine Aufnahme übersteuert ist?

Einige schalten das Metering ihrer DAW auf Pre-Fader-Metering. Die Lautstärke jedes einzelnen Kanals wird dann bereits vor der Lautstärkeregelung (Pre = vor; Fader = Lautstärkeregler) gemessen und der entsprechende Wert anhand der Anzeige des jeweiligen Kanals angezeigt.

In den meisten DAWs erkennen Sie bereits innerhalb der Audioaufnahme verursachte Übersteuerungen recht einfach: Die obige Aufnahme ist an zwei Stellen übersteuert, die Wellenform geht über den dafür vorgesehenen Bereich hinaus! Hier liegt die Lautstärke also über 0 dB fs. Die untere Aufnahme sieht gut aus!

Warum macht man das? Ganz einfach: Wenn der Kanalfader z.B. bei -10 dB steht, kann es sein, dass die Aufnahme vielleicht übersteuert war, in dem Kanal aber trotzdem ein Wert unter Null angezeigt wird, einfach weil der Fader soweit runtergezogen ist.

Persönlich finde ich es aber so besser: Einfach Kanalfader, wenn möglich, auf +/-0 dB Gain belassen, die Anzeige am Aufnahmegerät beachten (hier wird die Eingangslautstärke in der Regel auch angezeigt) sowie im Nachhinein noch die Wellenform des aufgenommenen Parts dahingehend analysieren, ob irgendwo übersteuert wurde.

War da nicht noch was mit Rauschabstand?

Das gilt eher für den analogen Bereich! Hier hieß es fast schon: so laut aussteuern, wie es nur geht, damit möglichst viel Bandsättigung erreicht wird (das Übersteuern eines Bandes führte, im Gegensatz zum Übersteuern im digitalen Bereich, zu einer wohlklingenden Sättigung und Wärme des Signals) und um möglichst weit über dem Eigenrauschen der analogen Aufnahmegeräte zu liegen.

Jedes analoge Gerät hat ein gewisses Eigenrauschen. Dieses war zwar auch recht leise, jedoch viel lauter als bei digitalen Geräten.

Wenn man analog also nicht laut genug aufgenommen hatte, dann war das aufgenommene Nutzsignal schlimmstenfalls nur unwesentlich lauter als das Eigenrauschen, sprich dieses wurde dann nicht ausreichend verdeckt und somit hörbar. Außerdem führen Arbeitsschritte wie EQing der hohen Frequenzen sowie Kompressionen dann zu weiteren, hörbaren Anhebungen des Rauschens.

Hat man jedoch laut genug aufgenommen (wie gesagt, wurde hier gern sogar übersteuert), so war das Nutzsignal viel lauter als das Eigenrauschen, welches dann letztlich, dank Verdeckungseffekt, nahezu unhörbar war und nicht weiter störte.

Digitale Geräte rauschen so gut wie gar nicht, daher ist das heute nicht mehr so das Preoblem. Besonders wenn Sie, wie empfohlen, mit einem Spitzenpegel von etwa -6 dB bis -10 dB aufnehmen, brauchen Sie sich hier keine Sorgen machen!

Womit messe ich den Pegel am besten?

Unter den kostenlosen Geräten gab es beim Test viele „faule Eier“. Sonalksis konnte jedoch seinen guten Ruf wahren. Neben der Metering-Anzeige liefert das Plug-In vor allem einen alternativen Fader für den entsprechenden Kanal, wo es eingeschleift wurde.

Mit am verlässlichsten sind tatsächlich die Metering-Anzeigen der DAWs, welche dafür oft den Nachteil haben, nicht sehr vielseitig zu sein.

Viele Analyzer/Metering-Plug-Ins haben in Tests schlecht abgeschnitten, sprich sie haben schlichtweg ungenaue Messwerte geliefert. Gut geschlagen haben sich aber z.B. der Klanghelm VUMT (unter http://www.klanghelm.com/VUMT.php für nur 8 EUR zu bekommen) sowie, unter den kostenlosen Geräten, der Sonalksis FreeG.

Was ist der Unterschied zwischen Peak- und RMS-Pegel?

Falls Sie sich diese Frage stellen, haben Sie wahrscheinlich den Praxis-Leitfaden EFFEKTE nicht gelesen (oder nicht aufmerksam genug). Als Antwort der entsprechende Auszug daraus. Hier wird auch ein wenig die Funktionsweise des Kompressors erklärt:

„Die Abbildung zeigt die Wellenform eines modernen Musikarrangements. Sie können darauf erkennen, dass das Signal vereinzelt kurze Lautstärkespitzen aufweist.

Der Peak-Pegel bezeichnet die Spitzenlautstärke, der RMS-Pegel die Durchschnittslautstärke

Diese Lautstärkespitzen bilden den sogenannten Peak-Pegel, also die Spitzenlautstärke des Signals. Sonst ist die Lautstärke eher geringer. Hierbei handelt es sich um den sogenannten RMS-Pegel, also die Durchschnittslautstärke des Signals. Für die Lautstärkeempfindung ist vor allem der RMS-Pegel relevant; selbst wenn kurzzeitig sehr hohe Lautstärken erreicht werden, so wird das Signal dennoch als leiser empfunden, sofern der Durchschnittspegel entsprechend niedriger ist.

In unserem Beispiel handelt es sich bei den vereinzelten Lautstärkespitzen um die Snare, welche besonders laut angeschlagen wurde. Alle anderen Instrumente sind eher leiser. Diese bestimmen in dem Fall den Durchschnittspegel und somit auch die vom Hörer empfundene Lautstärke.

Wenn wir demzufolge nun mittels Kompressor die Pegelspitzen der Snare reduzieren, so wird das Signal für den Hörer kaum leiser klingen. Dagegen lässt sich dann die Gesamtlautstärke des Signals anheben, wodurch der Durchschnittspegel deutlich ansteigt und es somit als lauter wahrgenommen wird. Die sogenannte Lautheit, also die empfundene Lautstärke, wurde erhöht. Das Signal klingt satter und druckvoller.

Nach der Bearbeitung des Signals hat sich der RMS-Pegel deutlich erhöht“

Der Peak-Pegel ist also der in diesem Artikel vielfach angesprochene Spitzenpegel/Spitzenlautstärke, der RMS-Pegel die Durchschnittslautstärke und somit die vom Hörer empfundene Lautstärke, Fachbegriff: Lautheit.

Muss ich beim Metering den Peak oder RMS-Pegel beachten?

Eher den Peak-Pegel! Die Messung des RMS-Pegels kann einen Hinweis darauf geben, ob z.B. ein fertiges Master zu laut ist, sprich ob es zu hart komprimiert wurde. Jedoch habe ich schon RMS-Messungen gesehen, die auf ein viel zu krasses Komprimieren hingewiesen haben, wo die Produktion sich jedoch noch völlig in Ordnung und sogar recht dynamisch angehört hat!

Umgekehrt muss auch ein geringer RMS-Pegel nicht zwangsläufig bedeuten, dass zu wenig komprimiert wurde. Trotz größerer Dynamik kann es unter Umständen immer noch relativ laut und kraftvoll klingen.

Meine Schlussfolgerung daher: Bei der Lautheit/Druck nach Gehör entscheiden! Der Konsument misst Ihre Produktion auch nicht, sondern hört sie. Im Zweifelsfalle sogar lieber mit einer ähnlichen (Profi-)Produktion desselben Genres vergleichen. Ist diese gefühlt wesentlich lauter, so sollten Sie noch etwas mehr Pegel mittels Maximizing/etc. rausholen.

Als Hinweisgeber ist eine RMS-Messung natürlich legitim, jedoch niemals als entscheidendes Kriterium.

Hauptsache der Spitzen-(Peak-)Pegel geht nicht über 0 dB (hatte ich das schon erwähnt?).

Was ist dB VU?

Noch ein neuer Begriff! Analoge Geräte haben in der Regel ein VU-Meter mit 0 dB VU als Übergang zum roten Bereich. Das digitale-0-dB fs hat damit jedoch absolut nichts am Hut, denn dieses liegt viel höher.

• Digital: 0 dB fs = Höchstmögliche Lautstärke
• Analog: 0 dB VU = hier legt jeder selbst fest, wieviel dB fs dem Wert von 0 dB VU entsprechen sollen

Wofür ist dB VU wichtig?

Man muss sich darüber eigentlich nicht soviel Gedanken machen, im Prinzip nur, wenn man mit anderen Studios (analog) zusammenarbeiten will, dann ergibt eine Abstimmung des Wertes Sinn, wobei 0 dB VU in den USA meist -20 dB fs entspricht und in Europa der Standard eher bei -18 db fs liegt.

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Zusammenfassende Tipps für die Praxis beim Metering und Gain Staging

1. Werte über 0 dB im Stereo-Out stets vermeiden, nicht permanent knapp unter Null kleben!
2. Signale so aufnehmen, wie sie am besten klingen! Gitarre z.B. nicht für mehr Pegel stärker anschlagen, wenn es dann schlechter klingt!
3. Im Gegenzug Eingangspegel (Gain) ggf. weiter auffahren, so dass die aufgenommene Eingangslautstärke letztlich bei -6 dB bis -10 dB liegt! So wird das Signal mit ausreichend Dynamik aufgenommen und dennoch kein Clipping riskiert!
4. Einzelspuren im Mixing auf mittlerer Lautstärke, bis höchstens -10 dB halten, sonst wird die Gesamtsumme im Stereo-Out zu laut!
5. Master-Fader immer in Nullstellung belassen!
6. Im Zweifelsfalle dem Metering der DAW vertrauen, statt externen Plug-Ins! Viele sind ungenau!
7. Peak/Höchstlautstärke des fertigen Mixdowns sollte im Stereo-Out bei maximal -6 dB liegen!
8. Beim Mastern auch nicht durchgehend knapp unter Null kleben, sondern immer mit Headroom arbeiten! Erst beim finalen Maximizing (Limiting) Endlautstärke von etwa -0,3 dB erzeugen!
9. Gute Mastering-Limiter (Maximizer) wie der L2 von Waves oder der UAD Precision Limiter begrenzen den Pegel zuverlässig, es werden keine Peaks über dem eingestellten Wert (-0,3 dB) zugelassen! Ein Nachmessen mittels Metering-Tool ist nicht nötig, evtl. ist die Anzeige falsch!
10. Nach Gehör entscheiden, ob zu viel oder zu wenig Dynamik vorliegt, nicht nach RMS-Metering!
11. Wichtigster Tipp: Nicht zuviel Wert auf Metering legen, das Gehör entscheidet! Ob ein Mix mit -20 dB oder -6 dB ins Mastering geht, spielt bei 24 Bit (oder mehr) keine Rolle! Hauptsache es geht nicht über Null!

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Fazit

Sie wissen nun, wie laut Sie am besten aufnehmen, wieviel Pegel bei den Einzelspuren im Mix optimal ist und wieviel Headroom Sie insgesamt beim Mixing und Mastering haben sollten! Außerdem wissen Sie, wie Sie die Lautstärke jeweils am besten messen!

Wie Sie generell Abmischen und Mastern, finden Sie im Praxis-Leitfaden MIXING und im Praxis-Leitfaden MASTERING Schritt-für-Schritt beschrieben!

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