Neue Beschallungstechnik für den Kölner Dom

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Neue Beschallungstechnik für den Kölner Dom
Einsatz DSP-gesteuerter Linienstrahler für gute Sprachverständlichkeit in problematischer akustischer Umgebung
Dieter Michel
Der Kölner Dom - genauer: die Hohe Domkirche St. Peter und Maria - ist das weltweit bekannte Wahrzeichen Kölns und eine
der größten gotischen Kathedralen der Welt. Die Größe des Doms mit einer überbauten Fläche von ca. 7.914m2, einem umbauten Raum und einer Höhe der Mittelschiffe von gut 43m hat jedoch auch zur Folge, dass die oft typischen raumakustischen
Charakteristiken eines Kirchenbauwerks beim Kölner Dom ebenfalls ausgeprägt zutage treten. Das Unterfangen, eine Beschallungsanlage zu konzipieren, die mit einer guten Sprachverständlichkeit aufwarten kann, ist deshalb kein Sonntagsspaziergang,
sondern eine Angelegenheit, die in Planung und Ausführung viel Erfahrung und den Einsatz modernster Planungs- und Beschallungsmittel erfordert. Wie diese Aufgabe im Rahmen von Konzeption und Realisierung der neuen, im Herbst vergangenen
Jahres eingeweihten, Beschallungsanlage gelöst wurde, soll der folgende Bericht zeigen.
30
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,,rständig fär alle Pflege-, Restaurierungs-
aktuell war und vor dem Hintergrund des
bung des neuen
Besci-raliungssvstems
.rd Baumaßnahmen am Kölner Dom mit modernen Mitteln Erreichbaren kei- durchzufuhren.
,: die Dombauhütte unter der Leitung ne befriedigende Sprachverständlichkeit Im Rahmen dreses r-orbereitenden Gutachtens der R\\-TH -{achen n-urde am
rn Prof. Dr. Schock-Werner. Bauliche mehr gewährleisten konnte.
.:beiten im und am Dom werden von Um eine bestmögliche Qualität und Institut für Tecl'rnische -\kustik ein geoMitarbeitern der Dombauhütte aus-.luhrt. Dies galt im vorliegenden Pro.-it auch für die Installation von Kabeln,
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und sonstigen technischen
der neu zu installierenden
: -schallungsanlage. Diese war erforder-h geworden, weil die bestehende, ca.
- 'Jahre alte Anlage technisch nicht mehr
'utsprechern
: lrichtungen
größtmögliche Sprachverständlichkeit fr,ir
die neue Anlage zu gewährleisten, beauftragte die Dombaumeisterin zunächst das
Institut für Technische Akustik der RWTH
Aachen, die raumakustischen Randbedingungen auszuloten, Vorschläge fur eine
tragfähige Beschallungstrategie auszuarbeiten und auf dieser Basis die Ausschrei-
metrisches Raummodell des Dom-lnnenraums im E-trSE-format erstellt, n'ie es fur
die Computersimulation
verschiedener
Beschallungskonzepte r-ern'endet tt'etden
kann. Dieses Computermodeil konnte bei
Bedarf auch den an der Ausschreibung
teilnehmenden Firmen zur Verfugung geste11t werden.
31
Dabei muss man sich vor Augen führen, dass der Innenraum
des Kölner Doms allein schon wegen seiner enormen Größe die
Raumakustik- und Beschallungsplanung vor große Herausforderungen stellt. Bei einem so großen Raum wird spezielle die
sehr lange Nachhallzeit zu einem Problem. Diese wird ja wesentlich durch das Verhältnis von Raumvolumen zur gesamten
Absorptionsfläche bestimmt. Da das Raumvolumen im Prinzip
kubisch, also wie d3 wächst (wobei d die Längenausdehnung
des Raums ist), die Gesamtfläche aller Wandoberflächen aber
nur quadratisch (wie d2), steigt dieses Verhältnis bei einer Vergrößerung des Raumes überproportional stark an. Aus diesem
Grund sind selbst bei vergleichbarer Oberflächenausstattung
kleine Räume akustisch immer "trockener" als große Räume,
die bei wachsender Größe sehr schnell hallig klingen.
Obwohl ein eher halliger Klangcharakter ohne Zweifel zur
klanglichen Charakteristik einer Kirche gehört und sicher auch
den Klang der Orgel unterstützt, ist er doch für eine brauchbare Sprachverständlichkeit nicht gerade förderlich, speziell
dann nicht, wenn die Nachhallzeiten le nach Frequenzbereich
durchaus Werte von 10s und mehr erreichen, wie dies beim
Kölner Dom der Fall ist.
Die Computersimulation ermöglicht eine ausftihrliche Anain der Folge den
Vergleich verschiedener Beschallungskonzepte, speziell im
Hinblick auf die erreichbaren Sprachverständlichkeitswerte
lyse der raumakustischen Eigenschaften und
auf den Hörerflächen. Bereits bei dieser Voruntersuchung wurde schnell klar, dass die traditionelle Kirchenbeschallung auf
der Basis zahlreicher, an den Säulen installierter Linienstrahler
nicht den gewünschten Erfolg würde bringen können. Das
Gutachten des Instituts für technische Akustik sprach daher
die Empfehlung aus, die Beschallung auf der Basis modetnet,
DSP-gesteuerter Linienstrahler mit steuerbarer Richtcharakteristik zu konzipieren.
Eine raurnakustischen Behandlung der Wandoberflächen, wie
sie zurn,Beispiel bei der Renovierung von Theatern oder Opernhäusern durchaus machbar ist, scheidet beim Kölner Doms
aus, da praktisch der gesamte Kirchen Innenraum Denkmal geschützt ist und für Lautsprecherinstallationen nicht angetastet
werden darf. Abgesehen davon wäre aus den gerade geschilderten Gründen eine Vergrößerung der effektiven Absorptionsflächen bei einer Raumgröße wie der hier vorliegenden nur dann
halbwegs wirksam, wenn man an die Wandabsorption wirklich
drastisch erhöhen könnte.
Dieser Weg war also sowohl aus technischen, als auch aus
denkmalschützerischen Gründen nicht gangbar, weshalb das
Problem durch eine sorgfältige Auslegung der Beschallungsanlage gelöst werden mußte. Ziel des Beschallungskonzeptes sollte sein, eine möglichst gute Sprachverständlichkeit zu erzielen
und mithin die Nachteile der sehr hohen Nachhallzeiten
mindest nicht hörbar werden zu lassen.
zu-
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Um das schließlich realisierte Konzept zu verstehen, muss
man wissen, das einer der prägendcn Faktoren der von einer Beschallungsanlage erreichbaren Sprachverständlichkcit
das Verhältnis von Direktschallpegel des Lautsprechers zum
Schalldruckpegel des diffusen Nachhallfeldes in einem Raum
ist. Je länger die Nachhallzeit, desto höher
wird auch
cler Pegel
des Nachhallfeldes und umso schlechter die Sprachverständ-
lichkeit sein. Der übliche Ansatz für ein Beschallungskonzept
lntcr solchen akustischen Bedingungen besteht dann darin,
den Direktschallpegel dadurch zu erhöhen, dass man clie Lautrprecher nahe zum Hörer bringt und in einem großen Raum
Jementsprechend viele Lautsprccher einsetzt. Beliebig verbcs)ern lässt sich die Sprachverständlichkeit mit diesem Ansatz
edoch nicht, weil viele Lautsprecher auch viel Schallenergie
n den Raum eintragen und dadurch wiedcrum den Pegel des
\achhallfeldes erhöhen.
liesen scheinbaren Teufelskreis kann man durchbrechen,
:1-enn man weiß, das Nachhallzeit ein Begriff aus der statisti,chen Raumakustik ist und ein diffuses, konstantes, an allen
lrten im Raum gleiches Schallfeld voraussctzt. lledingung da'-rr ist unter anderem, dass Schall, der von einer Schallquelle
,rgestrahlt wird, an den Wandflächen viele Male reflekticrt
'.'ird, so dass in der Überlagerung allcr Schallwellen im Raum
-rs besagte diffuse Schallfeld entsteht. Da es per Definition
-oerali gleich ist kann man es mit einigen wenigen Kenngrö,en beschreiben, darunter auch mit dem Begriff der Nachhall:rt. Sie beschreibt, wie iange das diffuse Schallfeld braucht,
..rn um einen definierten Pegelwert (60d8) abzuklingen - der
'''ert gibt also gewissermaßen an, wie lange sich die Schallen-:gie im Raum aufhält. Dass einc lange Nachhallzeit sich so ne:rtiv auf die Sprachverständlichkeit auswirkt, liegt daran, dass
.ch Schallanteile aus einem längeren Zeitbereich - nämlich
-:rva der Dauer der Nachhallzeit - überlagern, die kaum noch
-.iteinander korreliert sind. Beträgt die Nachhallzeit beispielseise 10s, hört man bildlich gcsprochen alle Schallereignisse
,rs den letzten 10s quasi glelchzeitig. dass man unter diesen
. r.nständen kaum noch Silben oder Wörter verstehen kann,
-gt auf der Hand.
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Was aber, wenn es möglich wäre, den durch Vielfachreflexion
an den Raum Begrenzungsflächen entstehenden Aufbau dieses
diffusen Schallfeldes zu unterbinden oder zumindest abzu-
schwächen? Dann wird nicht mehr so viel Schallenergie ins
Nachhallfeld eingetragen, dessen Pegel bleibt niedriger und
kann demzufolge auch die Sprachverständlichkeit nicht mehr
so negativ beeinflussen. Aus der Sicht der statistischen Raum-
akustik ändert sich die Nachhallzeit - so wie sie definiert ist
- natürlich nicht, es entfällt vielmehr die Voraussetzung dafür,
die Raumakustik mit der Nachhallzeit treffend zu beschreiben,
weil sich das in der Definition vcirausgesetzte diffuse Schallfeld
gar nicht mehr richtig ausgebildet.
Beim vorliegenden Problem der Beschallung eines Raums mit
sehr langer Nachhallzeit ist dieser Effekt natürlich sehr erwünscht, man muss ihn allerdings erst einmal herbeiführen.
Der Trick bei der Sache ist, den von den Lautsprechern abgestrahlten Schall möglichst bereits bei der ersten Reflexion
gleich wieder so gut wie möglich zu absorbieren, so dass die
weiter oben erwähnte Vielfachreflexion gar nicht erst stattfin,
det beziehungsweise sehr stark abgeschwächt wird.
Um dies beschallungstechnisch umzusetzen, benötigt man
sehr definiert abstrahlende Lautsprecher und Absorber, die die
Absorption der von den Lautsprechern abgestrahlten Schal-
lenergie übernehmen. Wenn es gelingt, den Lautsprecher
Mittlere Nochhollzeit des Kölner Doms
34
Crofik: AVE
praktisch ausschließlich auf diese Absorber strahlen zu lassen,
wird die reflektierte Schallenergie deutlich sinken und so das
Nachhallfeld sehr viel weniger anregen. Dieses weniger stark
angeregte Nachhallfeld kann man - zumindest was den für die
Sprachverständlichkeit wichtigen Schalldruckpegel angeht - so
auffassen; wie wenn es zu einem Raum mit deutlich niedrigerer
Nachhallzeit gehörte. Durch den Einsatz sehr definiert abstrahlender Lautsprecher in Verbindung mit einer möglichst gut
absorbierenden Hörerfläche kann man also den Effekt erzielen,
dass die an sich sehr lange Nachhallzeit des Raumes - was die
Sprachverständlichkeit angeht - nicht mehr so ausgeprägt in
Erscheinung tritt.
Was bedeutet dies nun für den Einsatz von Beschallungsanlage
in halligen Kirchenräumen? Erstens benötigt man Lautsprecher, die sehr definiert abstrahlen, um erstens wie beschrieben
das Raumvolumen und auch, um unerwünschte Wandreflexionen nicht zu sehr anzuregen, die womöglich hörbare Echoeffekte erzeugen könnten.
Zweitens braucht man Absorber, die den von den Lautsprechern abgestrahlten Schall möglichst effektiv absorbieren.
In einem denkmalgeschützten Kirchenbauwerk ist der zweite
Punkt schnell abzuhandeln, denn Einbauten wie etwa schallschluckende Flächen an den Wänden, gepolsterte Stühle oder
absorbierende Bodenbeläge wie etwa dicker Teppichboden,
kommen von vornherein nicht in Betracht. Bleiben die Gläubigen, denn dicht nebeneinander sitzende oder stehende Menschen sind dank ihrer Struktur und Bekleidung eigentlich ein
recht guter Schallabsorber - was natürlich erfordert, dass sie
auch da sind - die Kirche also möglichst gut gefüllt ist.
Was die erste Anforderung angeht, sieht die Sache auf den
ersten Blick schon etwas schwieriger aus, denn ein sehr deflniertes Abstrahlverhalten im gesamten Sprachfrequenzbereich
erfordert aus prinzipiellen physikalischen Gründen eine gewisse Mindestgröße des Lautsprechers. Das hier angesprochene
Beschallungskonzept hat man durchaus auch früher schon mit
großen Hornlautsprechern mit ihrem entsprechend gut defi-
nierten Abstrahlverhalten realisiert, nur verbietet es sich lei
der praktisch von selbst, in einem denkmalgeschützten Kirchenraum wie dem
Kölner Dom große Hornlautsprecher
aufzuhängen. Ganz im Gegenteil ist die
-A.nforderung an die Lautsprecheranlage
auch im vorliegenden Fall natürlich die,
dass man die Lautsprecher zwar hören,
aber möglichst nicht sehen soll.
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Eine möglichst definierte Beschallung
der Hörerflächen in Verbindung mit einem gleichzeitig sehr unauffälligen Erscheinungsbild ist eigentlich erst mit
die DSP-gesteuerten, aktiven Lautsprecherarrays möglich, bei denen das Abstrahlverhalten per Software sehr genau
an die Form und Lage der Hörerflächen
angepasst werden kann. Für Kirchen
bieten sich hier lineare Lautsprecherarrays an/ die als Linienstrahler sehr gut
an den ohnehin vorhandenen Säulen im
Kirchenraum installiert werden können,
ohne optisch besonders in Erscheinung
zu treten. Im Prinzip gibt es auch zweidimensionale Arrays dieser Art (siehe Bericht über den Berliner Hauptbahnhof in
Prosound 4l2006), jedoch sind diese nur
schwer
in
Kircheninnenräume zu inte-
grieren.
Durch die elektronische Steuerbarkeit der
Richtcharakteristik eines solchen LinearArrays mittels individueller Ansteuerung
der Einzelsysteme nach Betrag und Pha-
ist die Haupt-Abstrahlrichtung eines
solchen Arrays nicht notwendigerweise
se
senkrecht zur Strahlerachse, was ein großer Vorteil für die architektonische Inte-
\+T+T,..-Y-J--'\
Geometrisches Raummodell des Kölner Doms
gration des Lautsprechersystems ist. Ein
solcher Linienstrahler kann also bündig an der Säule installiert werden und
trotzdem eine schräg unten strahlender
Richtcharakteristik aufweisen. Die mo-
dernsten Systeme erlauben es darüber
hinaus, nicht allein eine vorgegebene
Charakteristik zu schwenken und das
(scheinbare) akustische Zentrum nach
Bedarf zu verschieben, sondern mittels
eines Optimierungsverfahrens den Di-
n'Ordgn. ci= =: :: . -.: - ::::l :-:,-:,:l€1
Strahler il e-:-;::: , - -:: =:- -,::=-.1-::.t,- ,n-
dividuell anr *!::.-::::
Links: Duron-Audio DSX500, rechts: Abstrohlverhalten (unverschwenkt)
rung des Doms zu dem Schluss, dass nur
durch den Einsatz solcher modernen
Beschallungssysteme eine hörbare Verbesserung der Sprachverständlichkeit bei
der Beschallung des Dom-Innenraumes
erreichbar sein würde. Von einem traditionellen Kirchenbeschallungskonzept
mit einer dezentralisierten
Anordnung
relativ vieler einzelner Lautsprecher riet
man ab und und legte in der Ausschreibung demzufolge auch das oben skizzierte Beschallungskonzept zu Grunde, ohne
jedoch spezielle Produkte oder Lautspre-
cherstandorte vorzuschreiben. Die Ausarbeitung eines Detailkonzeptes auf der
Basis der oben genannten Vorgaben war
vielmehr Aufgabe der Bieter. Insgesamt
im Vorfeld sechs Firmen angesprochen worden, von denen dann fünf
in der Folge ein Angebot abgaben.
waren
36
Grorik: AvE/Prose Ensineering
iekten und deren besonderen Anforderungen hat. A.V.E. bot eine Beschallungsanlage auf der Basis der IntellivoxLautsprechersysteme von Duran Audio
an, die sich durch die Digital Directivity
Synthesis (DDS) Technologie besonders
genau an die zu beschallenden Hörerflächen anpassen lassen.
Digital Directivity Synthesis (Digitale Synthese der Richtcharakteristik) ist
ein sehr modernes, vielseitiges Optimierungskonzept ftir die Ansteuerung von
Lautsprecherarrays. Mit DDS können
im Rahmen der physikalischen Grenzen
(2.8. Wandlerabstand, Arraylänge etc.)
eines vorgegebenen Lautsprecherarrays
beliebige 3D-Abstrahlverhalten synthetisiert werden.
DDS basiert auf einem speziell angepassten, mit Nebenbedingungen ge-
Den Zuschlag bekam die Firma A.V.E.
Audio Vertriebs- Entwicklungsgesell-
wichteten
schaft mbH aus Bietigheim-Bissingen bei
Stuttgart unter Projektleitung von Salvatore Lattuca, die bereits seit vielenJahren
Erfahrung mit Kirchenbeschallungspro-
rungsalgorithmus. Ausgehend von einer
gewünschten Direktschallverteilung in
einer Halle oder eben in einem Kirchenraum berechnet die DDA-Software von
Kleinste-Quadrate-Optimie-
Duran Audio die optimale Ansteuerung
für jeden einzelnen Lautsprecherweg des
Arrays.
Im Prinzip geht man hier umgekehrt vor
wie bei der gängigen Konzeption eines
Beschallungssystems: Ausgehend von
den gewünschten Lautsprecherpositionen (hier: an bestimmten Säulen im Kirchenraum) wird zunächst die gewünschte Direktschallverteilung vorgegeben,
'::]
:
woraufhin die Software die optimalen
Ansteuerparameter für jeden einzelnen
Lautsprecher berechnet, um die die gewünschte Direktschallverteilung so gut
wie möglich zu realisieren.
Da A.V.E. selbst zwar über umfangreiche
Erfahrungen im Bereich Kirchenbeschallung verfügte, die Intellivox-Systeme mit
der DDS-Technologie zuvor jedoch noch
nicht eingeselzthatte, arbeitete man ftir
das vorliegende Projekt mit Uli Ritter/
Duran Audio Deutschland sowie Prase
Engineering aus Noventa di Piave bei
Venedig zusämmen. Prase Engineering
ist seit einigen Jahren der italienische
Distributor von Duran Audio und hat
nicht nur die Beschallung des Mailänder Doms (mit ganz ähnlichen akustischen Randbedingungen) auf der Basis
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-;
der Intellivox-Systeme realisiert, sondern
- zum großen Teil über Subunternehmer
- auch sehr viele (Hunderte) andere Kirchenprojekte in Italien mit Duran Audio
Systemen ausgeführt.
Für das Projekt Kölner Dom arbeitete das
Planungsteam von Prase Engineering un-
ri
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ter Leitung von Marco Cappellotto eng
mit A.V.E. und der Firma Elettrica Friulana zusammen, die für die technische
Umsetzung der Planungen zuständig
war. Eingebaut wurde das Beschallungssystem komplett von den Mitarbeitern
der Dombauhütte Köln, die als einzige
Arbeiten im und am Dom durchführen
dürfen. Im Zuge der Installationsarbeiten verlegten die Dom-Elektriker nicht
weniger als sieben Kilometer Kupfer- und
Glasfaserkabel. Da aus Denkmalschutzgründen keine Befestigungslöcher in
Pfeiler oder Wände gebohrt werden durften, konstruierte man spezielle Klemmenhalterungen für die Infellivox-Lautsprechersysteme, die sich zwischen den
sog. Diensten (dem eigentlichen Pfeiler
J.l*
ctof;k
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Scholldrucl<verteilung bei 2kHz für die Beschaltung von Longschiff und Quenchiffm
Hinweis: Dos realisierte Konzept kommt ohne die separate kschallung der Seitmxhiffe aus.
Pre Enqiwinq
angelagerte Halb- bzw. Dreiviertelsäulen) der tragenden Bündelpfeiler abshrtzen.
Durch die schlanken Bauform und die an die Pfeiler angepasste Farbgebung fallen die
Lautsprechersysteme kaum ins Auge, zumal für die Hauptbeschallung deren Anzahl
von zuvor circa 70 auf etwa ein Fünftel reduziert werden konnte.
Was die Harmonisierung des visuellen Erscheinungsbildes angeht, wurden auch die
Liedanzeiger der Optik der Lautsprechersysteme angepasst, so dass man nicht den
Eindruck hat, dass der Innenraum des Doms mit allerlei technischen Einbauten versehen ist - im Gegenteil: die Technik tritt praktisch nicht in Erscheinung.
37
G@pA€+a+o+Ef+l 5n
digmäl(Pink
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heren Frequenzen aufgrund der kürzereSchallwellenlänge dieselbe Richtwirkun.
bereits mit einer kürzeren Strahlerlänge erreicht wird. Die DDS-Optimierung
nutzt die ganz außen liegenden Lautsprecher daher nur im Tieffrequenzbereich,
weshalb dort keine so dichte Strahlerbestückung erforderlich ist.
Im Vorfeld der Auftragsvergabe wurden
Probeinstallationen mit dem jeweils angebotenen Systemen vorgenommen, die
sich allerdings aus Gründen des technischen Aufwands auf die Beschallung des
Langschiffes beschränkten. Dabei stellte
sich daraus, dass auch für die Beschallung
des Langschiffes zwei Linienstrahler ausreichen würden, so dass die ursprünglich
angedachte Beschallung der Seitenschiffe
krechnete Sprochverstöndlichkeißwerte für Beschallung von Lang- und Quercchiffen
Grqrik AvE/Prose Ensin@ins
Beschallungskonzept
im Kölner Dom umgesetzte Beschallungskonzept basiert auf insgesamt 14 aktiven, DSP-gästeuerten Linienstrahlern aus der DSX-Serie von Duran Audio mit Strahlerlängen von 1,8m bis 5m. Die DSX-Systeme haben im Gegensatz zur DS-Serie ein
zusätzliches Array für den Hochtonbereich, so dass sich auch hier ein sehr definiertes
Abstrahlverhalten erzielen läßt. Die Lautsprechersysteme sind in Gruppen angeordnet, die jeweils eigene Bereiche versorgen und die individuell zu- und abschaltbar
sind, falls nicht alle Bereiche im Innenraum genutzt werden. Die einzelnen Beschallungszonen und die jeweils dafür eingesetzten Systeme sind:
Das
:
2. Querschiffe:
1. Langschiff
2 St. Intellivox DSX500 an den Hauptsäulen
je 2x Intellivox DSX280, jeweils an einer
Hauptsäule und an einer Säule im Bereich des Vierungsaltars
4x Intellivox DSX180 (als Monitor) auf den Hauptsäulen
3.
Vierungsaltar:
4.
Hochaltar: 2x Intellivox DSX280
Marienkapelle: 2x Intellivox DSX280 an den Seiten
5.
des Marienaltars
In der Vertikalen entspricht in die Richtwirkung der Linienstrahler in etwa derjenigen
eines Hornlautsprechers mit gleich hoher Mundöffnung. Speziell bei den großen Systemen mit 5 Metern Länge bekommt man daher auch in den Tiefmitten am unteren
Ende der Sprachbereichs bereits eine sehr deutliche Richtwirkung. Ein vergleichbares
Horn mit 5m Mundöffnung wäre natürlich überhaupt nicht in einem Kirchenraum
unterzubringen. In der Horizontalen ist wegen der geringen Querausdehnung der
Strahler die Richtwirkung relativ begrenzt, so dass die Abstrahlcharakteristik eher die
Form einer flachen Scheibe hat (siehe Abbildung). Im vorliegenden Fall ist dies ausgesprochen erwünscht, weil man - optimiert durch die DDS-Technologie - mit sehr
wenigen Schallstrahlern einen sehr breiten Hörerbereich versorgen und trotzdem
verhindern kann, dass akustisch problematische Strukturen, wie etwa die Gewölbe,
angeregt werden. Durch die sehr gezielte Beschallung wird insgesamt sehr viel weniger Schallenergie ins Nachhallfeld eingetragen wodurch die Sprachverständlichkeit
spürbar ansteigt.
Bei genauerer Betrachtung fällt auf, dass die Intellivox-Systeme über die Strahlerlänge hinweg nicht gleichmäßig mit Lautsprechern bestückt sind. Das hat den Grund,
dass man die große Länge nur bei den tiefen Frequenzen braucht, während bei hö-
38
mit separaten Systemen sich nicht als unbedingt erforderlich erwies. Die entsprechenden Presets und Ausspielwege sind
jedoch - weil dies keinen wesentlichen
extra Aufwand bedeutet - im Audiosystem und auf dem synoptischen Bedienfeld dennoch angelegt, für den Fall, dass
sich zum späteren Zeitpunkt der Bedarf
an einer entsprechenden Nachrüstung
ergeben sollte.
Der große Vorteil einer Beschallung mit
wenigen Lautsprechersystemen, die jeweils in der Nähe der Originalschallquelle
installiert sind, besteht zusätzlich darin,
dass auch der Richtungsbezug zum Beispiel auf einen Sprecher auf der Kanzel,
am Altar oder am Lesepult bzw. Ambo
erhalten bleibt. Bei den in vielen Kirchen
installierten, dezentralen Beschallungsanlagen mit relativ vielen Schallzeilen an
Wänden und Säulen hört man den Sprecher wegen des Präzedenzeffektes (Gesetz der 1. Wellenfront) normalerweise
aus Richtung des nächstgelegenen Lautsprechers, was durchaus eine erhebliche
Ortungsabweichung bedeuten kann.
Über die großen Intellivox-Systeme
hinaus gibt es eine Reihe weiterer
Be-
schallungssysteme, die entweder Moni
torzwecken oder als Nahbereich Beschallung der Versorgung ausschließlich ihres
unmittelbaren Umfeldes dienen. Solche
Lautsprechersysteme (2.8. Tannoy Con-
tour i9) flnden sich beispielsweise an den
Säulen beim Chorpodest sowie an den
beiden Orgeln, damit sich Organisten
sowie der Chor mit mögllchst geringer
Verzögerung gegenseitig hören können.
Bevor die aufwändige Installation der
Lautsprechersysteme vorgenommen
werden konnte, sollten natürlich auch
die geplanten Einbaupositionen der
Lautsprechersysteme im Hinblick auf
das akustische Ergebnis geprüft und das
Beschallungskonzept veriflziert werden.
in der
mit Hilfe
Zu diesem Zweck wurden bereits
Planungsphase Simulationen
eines Modells des Dominnenraumes so
wie der Lautsprechersysteme an den vorgesehenen Positionen durchgeführt.
Als Vorbereitung auf eine mögliche Realisierung des Projektes mit IntellivoxSystemen hatte Uli Ritter von Duran Audio Deutschland bereits im Vorfeld der
Ausschreibung geprüft, wie ein Beschallungskonzept mit den Zielvorstellungen
des Gutachtens der RWTH Aachen auf
der Basis der Intellivox-Systeme aussehen könnte. Dieses Konzept wurde mit
Simulationsrechnungen auf der Basis
des geometrischen Raummodells, das
von der RWTH Aachen zur Verfügung
gestellt wurde, geprüft. Im Rahmen des
Kundensupports von Duran Audio stand
dieser Entwurf natürlich auch den Firmen A.V.E. bzw. Prase Engineering zur
Unterstützung ihrer Planungsarbeit zur
Verfügung. Firmengründer Gerrit Duran
1ieß es sich darüber hinaus nicht nehmen, bei der Einmessung der Systeme in
Köln persönlich dabei zu sein.
.{1s Ergebnis der Computersimulationen
bekommt man sowohl Direktschall-Pe-
Morienkapelle im Kölner Dom
die Sprachverständlichkeit mit der alten
und mit der neuen Anlage vergleichen
können, sprechen von einer deutlichen
Verbesserung gegenüber dem früheren
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l'i I nlYNAiv
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Zustand und bezeichnen die - eigentlich
gar nicht geforderte - deutlich verbesserte Richtungstreue der Beschallung als zusätzlichen Vorteil.
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gelverteilungen, als auch beispielsweise
Sprachverständlichkeitswerte auf den
verschiedenen Hörerflächen. Besonders
:nteressant sind natürlich die Ergebnis:e für die Sprachverständlichkeit. Sie erieben sich je nach Standort des Hörers
rel STI-Werten zwischen 0,42 und O,57.
fieser Wertebereich wird normalerweise,
.lso in akustisch günstigen Räumen, mit
: lner befriedigenden Sprachverständlich:.eit in Verbindung gebracht. In einem
:.irchenraum mit einer Nachhallzeit von
-:st 10s sind sie jedoch als ausgespro,:len gut zu bewerten. Diese Ergebnisse
:,'r Modellsimulation stehen in Einklang
:1t dem subjektiven Erleben in einem
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-rcttesdienst. Gemeindemitglieder, die
beyerdynamicllll
Synoptisches Bedienfeld am Eingong zur Sokristei
Signalverteilung und Bearbeitung
Der Kölner Dom hat als sehr große Kirche zum einen verschiedene Orte, an
denen eine Messe gelesen oder eine An-
dacht gehalten werden kann - ein Beispiel wäre hier etwa die Marienkapelle.
Darübelhinaus gibt es auch weitere
Schallquellen, wie etwa den Chor und
die beiden Orgeln. Letztere benötigen
natürlich keine elektroakustische Verstärkung, beim Chor ist allerdings durchaus daran gedacht, die elektroakustische
Versorgung mit zu nutzen, um den Chor
auch in denen abgelegeneren Bereichen,
etwa im hinteren Teil der Querschiffe,
besser hörbar zu machen. Die Orgeln
kommen dadurch ins Spiel, dass das Erz-
bistum Köln mit dem Domradio einen
eigenen Radiosender betreibt, der auch
Messen oder Veranstaltungen aus dem
Dom überträgt und für diesen Zweck
eine umfangreiche Mikrofonierung benötigt. Viele dieser Mikrofone sind fest
installiert, beispielsweise an den Altären
und Lesepulten, am Chor und an den
Orgeln. Bei den im Zuge der Erneuerung
Wegen des großen Innenraumes u:.;
den damit verbundenen langen, häu'l
nur Mikrofonpegel führenden und crher störanfälligen Kabelwegen entschir;
man sich bei der Planung dagegen, cr,
der Beschallungsanlage neu installierten
Basis einer Glasfaserverkabelung.
Mikrofonen kommen durchgängig Produkte von Schoeps zum Einsatz, die zum
einen natürlich rundfunktauglich sind
und zweitens auch für die Beschallung
im Dom selbst beste Audioqualität als
Grundlage für eine qualitativ hochwerti-
Dieses digitale Audionetzwerk wurde a.-:
der Basis des Audia-Systems von Biar::
ge Beschallung liefern.
Insgesamt 43 Mikrofone wurden im Rah-
men der Umbauarbeiten neu installiert,
davon 26 neue Schoeps-Mikrofone, darunter z.B. 16 Kompakt-Nierenmikrofone CCM 4Lg (davon 3 in weißer Farbgebung) und 4 Grenzflächenmikrofone
BLM 03C. Das Audiosystemen verfügt
über insgesamt 85 Mikrofoneingänge.
Audiosystem mit nur einer Technikze:,trale und analoger Verkabelung ausr-führen, sondern plante ein dezentra,siertes, digitales Audionetzwerk auf rjc:
aufgebaut, das hierzulande von beyerc';-
namic vertrieben wird. Das Audia-S.;i
tem besteht aus Systemeinheiten mit h--!
programmierbaren DSPs, die eine sei::
flexible Konfiguration eines kundensp.zifischen Audiosystems ermögliche:Diese DSP-Funktionalität wird ergän::
durch Cobranet-Netzwerkanschlüsse, ci:
den Aufbau eines Audionetzwerkes a'*:
der Basis einer strukturierten Standa::
Ethernet-Netzwerkverkabelung ermöElichen. Dadurch kann die Netzwerk-h--
frastruktur mit handelsüblichen Computer Netzwerkkomponenten aufgebau:
werden, die mit einem guten bis sel:
guten Preis-Leistungs-Verhältnis aufwarten können. Auch eine Verkabelung übe:
größere Distanzen mit Hilfe von Glasfaserstrecken ist mit handelsüblichen lvfediakonvertern möglich. Bei der Netzwerkinfrastruktur kommen also keine prc-
prietären und damit meist auch teuerl
Komponenten ztim Einsatz.
Die im vorliegenden Fall eingesetzter
Biamp Audiaflex-Systemeinheiten sinc
bereits mit Mikrofoneingängen unc
(Line-)Ausgängen bestückt, können be:
Bedarf aber via Cobranet auch mit externen Mikrofonvorverstärkern unc
Break-out-Boxen ergänzt werden, die die
benötigten Audio-Ein- und Ausgänge
Zwei der Technikrocks - im Technikroum und om Vierungsoltor
40
an den gewünschten Anschlusspunkten
bereitstellen. Für die Installation Kölner
Dom entschied man sich dafür, insge-
auf sämtliche
Mikrofoneingänge und
sonstigen Audiosignale im Netzwerk. In
,
der Regie des Domradios ist ein Mischpult
vom Typ Soundcraft
Vi4 installiert, das
über eine eingebau-
te
CobraNet-Karte
32 Kanäle gleichzeitig ins Pult einspeisen kann. Sechzehn
weitere Audiokanäle
werden über eine
se-
parate Break-out-Box
Zwei der Schoeps-Mikrofone
samt fünf Technikzentralen Gebäude
verteilt zu installieren. Die entsprechenden Technikracks sind in der unterirdischen Ausgrabungsebene, auf dem Orgelpodest, im Vierungsaltarbereich, im
Chorpodest und in einem Technikraum
untergebracht.
Das Domradio ist - wegen der größeren
Distanz über eine Monomode-Glasfaser
- ebenfalls an das CobraNET-Audionetzwerk angebunden und hat daher Zugriff
zugeftihrt, so dass
z.B. die Signale aller
43 fest installierten
Mikrofone gleichzeitig zur Verfügung stehen. Durch eine
Delavzeiter"l automatisch gesetzt und
nicht benorigte s)-steme abgeschaltet,
so dass auch der richtungstreue Höreindruck rseitestgehend erhalten bleibt.
Zusammenfassung
Die neue
Beschallungsanlage
fur
den
Kölner Dom ist nicht nur deshalb interessant, rr-eil der Dom einen 'rteltweit
grafische Benutzeroberfläche auf einem
Steuerrechner haben die Toningenieure
des Domradios die Möglichkeit, auf die
bekanntes Kirchenbaurserk ist, sondern
auch, rseil er allein durch seine Größe
Routingmatrix zuzugreifen uniJ selbst
diejenigen Signale im Audionetz auszuwählen, die sie für die jeweilige Produk-
bauten in besonders ausgeprägter Form
zeigt. Ein Beschallungskonzept mit dem
Ziel, die sprachr-erständlichkeit im Dom
zu verbessern. ist also ein durchaus wagemutiges Unterfangen. Der prinzipielle
tion benötigen.
Die
AudiaFlex-Systemeinheiten über-
viele akustische Probleme von Kirchen-
mit sehr definiert abstrahlenden
Svstemen mögiichst nur die tatsächlichen
Hörerflächen zu beschallen, ist zwar sehr
nehmen auch das Signalrouting sowie
die Signalaufbereitung für die Ansteuerung der Lautsprechersysteme. Die Sys-
Ansatz,
tementzerrung zur Linearisierung der Linienstrahler sowie die Ansteuerung der
einzelnenn Lautsprecherkanäle zur Umsetzung des von der DDS-Software berechneten Abstrahlverhaltens erfolgt in
den eingebauten DSPs der Intellivox-Systeme. diese erscheinen also nach außen
hin als lineare Lautsprechersysteme mit
dem gewünschten Abstrahlverhalten.
Jegliche externe Filterung bzw. Signalaufbereitung erfolgt also z.B. aus Gründen der Rückkopplungssicherheit sowie
klanglich-ästhetischen Gründen.
Für die verschiedenen Betriebsarten der
plausibel und klingt zunächst einfach,
zeigt seine Hürden und fallstricke allerdings dann, \renn es darum geht, diesen
Ansatz erfolgreich in die Praxis umzusetzen. Es stellt sich heraus, dass es unter
den gegebenen Umständen nur mit dem
Einsatz modernster, DSP-gestützter Audio- und Beschallungstechnik möglich
ist, dieses ZieI zu erreichen und gleichzei-
Anlage ftir Messen und Veranstaltungen
wurden Presets definiert, die auch über
ein synoptisches Bedienfeld am Eingang
der Sakristei abgerufen werden können.
arbeit der Firmen A.V.E. und Elettrica Friulana und der Dombauverwaltung sowie
den Akustikexperten und Planern - und
tig die Denkmalschutzauflagen und die
Forderung nach einer optisch möglichst
unauffälligen Technik einzuhalten. Die
Realisierung des Projektes konnte daher
nur in enger und fruchtbarer Zusammen-
Je nach Standort der Sprecher (2.B. Vie-
nicht zuletzt auch den Mitarbeitern der
Dombauhütte - gelingen und zeigt nun
im Ergebnis, wie gut man mit modernen
Mitteln auch akustisch problematische
rungs- oder Hochaltar) werden auch die
Räume beschallen kann.
Hier sind die einzelnen Beschallungszonen auch direkt zu- und abschaltbar.
Martin Sieber und Solvotore Lattuco von A.V.E.
Domboumeisterin Prof. Dr. Schock-Werner