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Die Elektronenröhre im Tonstudio

Bereits zu Beginn der Tonaufzeichnung spielte die Röhre als das erste aktive Bauelement in der Entwicklung und Konstruktion von Studiogeräten eine zentrale Rolle. Über all die Jahre hinweg hat sie in der Musikproduktion überlebt und glimmt heute noch nahezu unverwüstlich in zahlreichen Kompressoren, Mikrofonvorverstärkern und Gitarren Amp´s. Institutsleiter Ulli Schiller berichtet in diesem Blog über die Geschichte und dem Charme der Elektronenröhre im Tonstudio und warum die Historie der Tonstudiotechnik und der Pop-Musik einen festen Platz im Lehrplan des  „Advanced Diploma in Music Production and Sound Engineering“ am Abbey Road Institute Frankfurt hat

Einleitung

Egal, ob sachlich gesprochen, engagiert gesungen oder virtuos auf Instrumenten dargeboten, jede Wiedergabe von Schallereignissen bedarf zuvor einer Aufnahme bzw. deren Konservierung. So galt es lange als Menschheitstraum, akustische Wahrnehmungen einzufangen, um diese zu beliebigen Zeiten, an frei wählbaren Orten wieder abspielen zu können. Erst gegen Ende des 19. Jahrhunderts wurden durch Thomas Edisons Phonograph und Alexander Graham Bells Telefon die Grundsteine dazu gelegt. Das erste funktionierende Magnetaufzeichnungsgerät namens „Telegraphone“ wurde während der Weltausstellung 1900 in Paris von Valdemar Poulsen, einem dänischen Erfinder vorgestellt. Infolge Alexander Graham Bells Long-Distance-Strategy wurde in den frühen Jahren des 20. Jahrhunderts der Röhrenverstärker für die rasant anwachsende Telefonindustrie erfunden. Nicht nur die Telefontechnik, sondern auch das Radio sorgten für stetige Entwicklungen und Neuerungen auf dem Gebiet der Elektroakustik. Mit den Bausteinen Mikrofon, Bandmaschine, Mischpult, Röhrenverstärker und Lautsprecher war bereits 1923 in Deutschland die Einrichtung des analogen Tonstudios (Rundfunk) im berühmten VOX-Haus am Potsdamer Platz in Berlin geboren. Zu Beginn dieser Ära war der Transistor noch nicht erfunden und so verrichteten zahlreiche Elektronenröhren ihren Dienst in den elektroakustischen Gerätschaften der damaligen Tonstudiotechnik.

Die heutige, moderne Tonstudiotechnik wird weitestgehend dominiert durch den Einsatz von Computern und der damit verbundenen digitalen Audiotechnik. Innerhalb der letzten 30 bis 35 Jahre hat das Wort „Digital“ fast alle Tonmeister, Toningenieure und Musikproduzenten nahezu verzaubert und sie in eine Märchenwelt der Technologiegläubigkeit versetzt. Gemäß dem Motto: „Wo nicht digital draufsteht ist altertümlicher Sound drin!“ In der Zeit von 1960 bis 1990 erlebte die analoge Audiotechnik ihre Blütezeit mit vielen wunderbaren Aufnahmen großer Künstler, die aus heutiger Sicht betrachtet noch unglaublich gut klingen und bei mir des Öfteren so manche Freudenträne während des Hörens aus den Augen hat fließen lassen.

Ever-changing Times

Da drängt sich doch die unvermeidliche Frage auf: „So schlecht kann die Technologie von damals doch nicht gewesen sein, oder?“ Kurios ist nur, dass gerade in Europa die Röhren- sowie die analoge Audiotechnik auf Halbleiterbasis fast aus dem Gedächtnis der Tonschaffenden verloren gegangen zu sein schien. Waren es doch deutsche Firmen wie zum Beispiel Telefunken, Neumann, Siemens, Elektro Mess Technik Wilhelm Franz KG (EMT), Eckmiller oder Tonographie Apparatebau, die mit einem Drang zum Perfektionismus Schaltungstechnik und Klangästhetik auf den Punkt gebracht haben. Da ist es auch nicht besonders verwunderlich, dass bereits 1993 Bruce Swedien, legendärer Ton-Ingenieur des Michael Jackson Albums „Thriller“, in einem Interview zum Besten gab, dass u. a. deutsche und schwedische Rundfunkanstalten alle verrückt sein müssten, indem sie sich nahezu gedankenlos von dieser wunderbare Technik trennten und diese gegen „moderne“ Gerätschaften einfach tauschten. Glück für Bruce Swedien oder Allan Sides (Ocean Way Studios, LA)! Ein Großteil hochwertiger Mikrofone und Vorverstärker in Röhrentechnik befindet sich heute im Besitz amerikanischer Studiobetreiber …

Doch es scheint sich etwas zu verändern! „Everchanging Times“ nannte der großartige Gitarrenvirtuose und Singer/Songwriter, Steve Lukather, der immer noch weltweit erfolgreichen Band TOTO eines seiner Soloalben. Ich traf Luke vor einigen Jahren auf der Frankfurter Musikmesse zum Video-Interview und hatte die Gelegenheit, bereits vorab in seiner Garderobe ausgiebig mit ihm zu plaudern. So berichtete er mir, dass sein Gitarrensignal nicht nur durch Bob Bradshaw´s CAE Röhren PreAmp läuft, sondern dass er auch während der Arbeit in seinem Steakhouse Studio in Los Angeles auf den Einsatz einer alten, analogen Neve Konsole sowie zahlreicher Röhren-Kompressoren (Regelverstärker) und Röhren-Filter namhafter wie ebenso weniger bekannter Hersteller von Röhrengeräten schwört.

Aber auch der geschätzte Nachwuchs scheint sich zu besinnen. Unsere Studenten am Abbey Road Institute fragen im Zeitalter von DAW´s und PlugIns vermehrt nach der alten Röhren- und Bandmaschinentechnik. Das hat uns Verantwortliche bewogen, spezielle Seminare zu diesen Themen anzubieten.

Die alte Dame im Glasgewand

Doch wer ist diese alte mystische Lady im Glasgewand, die man angeblich wieder aus der Welt der Versenkung hervorgezaubert hat? Heizt sie uns mit ihrer glimmenden, Wärme spendenden Erscheinung nochmals so richtig ein? Wie heißt es doch so schön: „Totgeglaubte leben länger!“, und das ist auch gut so! Eigentlich war sie ja nie wirklich aus der Tonstudiowelt verschwunden. Gäbe es in der heutigen Zeit einen Professor Bernhard Grzimek der Audio- und Studiotechnik, dann gäbe es sicherlich auch eine Videoreihe auf YouTube mit dem Titel „Ein Platz für Röhren“. Immer gemäß dem Motto: „Ich habe Ihnen hier heute Abend einen kleinen 9-poligen Glasfreund aus meinem V76 Mikrofonvorverstärker mitgebracht, der so manchen Achtfüßler aus der Halbleiterpopulation auf seiner Speisekarte hat!“ Für all diejenigen die nicht wissen wer Prof. B. Grzimek war, hier ein Link zu einer aktuellen Kurz-Doku.

Bevor ich ausführlich über den Einsatz von Röhren in der Studiowelt berichte, gestattet mir vorab, etwas Philosophisches zum Thema Tonstudiotechnik und Musikproduktion zum Besten zu geben. Seit frühester Jugend befasse ich mich mit Audiotechnik, Raumakustik, Elektrotechnik und dem Wichtigsten, der Musik. Das Zusammenspiel von Technologie und künstlerischem Ausdruck ist etwas Wunderbares. Dennoch gilt es im Hinblick auf das Endergebnis einer Musikproduktion, stets Selbstkritik walten zu lassen und immer wieder nachdenklich zu hinterfragen, wie weit man sich der scheinbar unbegrenzten Möglichkeiten moderner Technologien bedient! Egal, ob Röhren, diskrete Transistorschaltungstechniken, Operationsverstärker oder 24 Bit 192 kHz AD/DA-Wandler im Einsatz sind, entscheidend für das Gelingen einer Produktion ist die künstlerische Energie des Moments, die es einzufangen gilt. Dieser Umstand, gepaart mit jahrelanger Hörerfahrung und Berufspraxis hinter dem Mischpult, lässt oftmals den berühmten Funken überspringen. Ich begreife meine Studiogeräte nicht in erster Linie als Werkzeuge, sondern vielmehr als Musikinstrumente. Ich „spiele“ quasi auf einem Mischpult oder mit einer DAW wie auf meiner Gitarre, sehe mich als Dirigent vor einem virtuellen Orchester. Pegel einzelner Spuren entsprechen hinsichtlich der Aussteuerung selbstverständlich einem gewissen fast „statischen“ Standard, doch gemischt wird dynamisch durch das Fahren der Fader. Anders verhält es sich hingegen bei der Aufnahme von rein akustischen Darbietungen. Hierbei gilt es, das im Aufnahmeraum (Primärraum) Gehörte möglichst authentisch im Regieraum (Sekundärraum) abzubilden.

Ein äußerst schwieriger Prozess, der darin besteht, eine optimale Mikrofonauswahl zu treffen und diese mit entsprechendem Verfahren (z. B. Hauptmikrofonverfahren mittels AB, MS, XY, ORTF, OSS etc.) am passenden Ort aufzustellen. Nicht immer passen Musik, deren Interpretation und der Raum der Darbietung zusammen! Auch die Auswahl des weiter zu verwendenden Equipments (Mikrofone, Mikrofonvorverstärker etc.) sowie das Aufzeichnungsverfahren selbst, sind sorgfältig vorzunehmen. Keine Frage, hier hat der Entscheidungsträger hinsichtlich des Endprodukts eine immense Verantwortung. Nicht zuletzt entsteht so, neben der musikalischen Leistung der Künstler, eine charakteristische Handschrift des Ton-Ingenieurs bzw. des Produzenten. Aber genau das bringt gewollt die klangliche Farbe, geprägt durch Subjektivität und der bereits oben erwähnten Energie des Moments. Doch der Traum von perfekt konservierter Musik bleibt, leider oder Gott sei Dank, eine Illusion! Möge sie trotzdem Freude bereiten …

Doch warum hält die gute alte Röhre im Tonstudio nach wie vor so wacker die Stellung? Warum werden immer wieder mit Röhren bestückte Geräte von so vielen Ton-Ingenieuren und Musikproduzenten während der Aufnahme, des Mixdowns und sogar beim Mastern eingesetzt? Altes Equipment aus den 50er und 60er Jahren koexistiert mit etlichen Entwicklungen aus jüngster Zeit. Dazu zählen Mikrofone, Mikrofonvorverstärker, DI-Boxen, Kompressoren und Equalizer. Derartige, mit Röhren bestückte Studiowerkzeuge haben einen typischen, gefärbten Eigenklang. Es muss deutlich gesagt werden, dass sie das Original in einer gewissen Weise verfremden. Gerade diese Eigenschaft wird aber von vielen Ton-Ingenieuren und Musikproduzenten geschätzt. Studioequipment erhält somit den Status eines künstlerischen Mittels. Glaubt mir, zahlreiche von euch geschätzte Aufnahmen sind mit etlichen Klangwerkzeugen auf den einzelnen Tracks einer Mehrspurproduktion (DAW oder Tape) künstlerisch verbogen worden. Eine gelungene Aufnahme setzt sich immer zusammen aus der Komposition, dem Arrangement, der Qualität der einspielenden Musiker, der Interpretation, der Kreativität der Ton-Ingenieure und Musikproduzenten während der Aufnahme, des Mischens und des Masterns (musikalisch spielen mit den Geräten) sowie nicht zuletzt durch die Energie des Moments. Diese Kette ist ein Gesamtkunstwerk!

Die Werkzeuge der „Studio-Schrauber“

Taucht also mit mir gemeinsam ein in die Unterwelt der Sound-Schmieden, da wo das Hexenwerk seinen Ursprung hat. Entdecke fern ab aller PlugIns geniale Tools der Audiotechnik, bestückt mit Röhren. Ich stelle hier Gerätekonzepte in Röhrentechnik aus alten Tagen sowie aus heutiger Zeit vor.

Mikrofone

Immer wieder werden Mikrofone gerne als die verlängerten Ohren der Musikproduzenten bezeichnet. Spannend ist, dass jedes Mikrofon seinen eigenen Sound hat. Um so interessanter ist es, bei einer Produktion aus einer Vielzahl hochwertiger Exemplare auswählen zu können. Während meiner Zeit in den Studios 301 in Köln standen mir dazu beispielsweise mehr als 80 (!) erlesene Mikrofone zur Verfügung Darunter namhafte Hersteller wie Neumann, Schoeps, AKG, Sennheiser, Beyerdynamik, Milab, Microtech Gefell, Shure, Royer, Calrec, Brauner, Sony, Telefunken, Rode und Electro Voice.

Grundsätzlich unterscheidet man bei Mikrofonen zwischen Empfänger- und Wandlerprinzipien. Ersteres beinhaltet die Druckempfänger (Kugelcharakteristik) sowie die Druckgradientenempfänger. Bei den Wandlerprinzipien unterscheidet man zwischen Tauchspulen-, Bändchen-, NF- u. HF-Kondensator-, Electretkondensator- sowie piezoelektrische Mikrofonen. Ein weiteres, wichtiges Kriterium bei der Betrachtung von Mikrofonen ist deren Richtcharakteristik. Im praktischen Studioeinsatz benutzen wir solche mit Kugel-, Breite Nieren-, Nieren-, Supernieren-, Hypernieren-, Achter-, und Keulencharakteristik. Bei Kondensatormikrofonen gibt es hinsichtlich der Membranen verschiedene Bauformen. Die beiden gängigen Formen sind Groß- und Kleinmembran. Doch wo ist hier in diesem Spielchen unser Röhrenmikrofon? Kapseln von Kondensatormikrofonen haben prinzipbedingt einen hohen Innenwiderstand (Z = 200 MΩ bis 1 GΩ mit einem kapazitiven Anteil von 20 pF bis 100 pF), den es an eine Leitungsimpedanz von ca. 50 Ω anzupassen gilt. Dazu kann eine Röhre direkt hinter der Kapsel mit einem nachgeschalteten Übertrager verwendet werden. Um die ohmsche Belastung der Kondensatorkapsel so gering wie möglich zu halten, wird oftmals ein Kathodenverstärker mittels einer Triode eingesetzt. Weiterhin gibt es auch die Möglichkeit, den Leitungs- bzw. Symmetrietreiber ebenfalls mit einer Triode als Spannungsverstärker anstatt des Übertragers, auszustatten.

Die Speisung von Röhrenmikrofonen erfolgt infolge der verschiedenen benötigten Spannungen mit externen Netzteilen, die i. d. R. wesentlich aufwendiger als herkömmliche Phantomspeisungen aufgebaut sind. 

Klanglich sind Röhrenmikrofone sehr weich und feinzeichnend. Stimmen lassen sich sehr druckvoll und mit gutem Durchsatz im Mix abbilden. Entscheidend ist hier aber auch das verwendete Mikrofonverfahren. Meine Favoriten für Vocal-Aufnahmen sind das Neumann M149, das Brauner VM1 sowie das leider nicht mehr erhältliche Sony C-800G, das mit einer steilen HF/NF-Pentode EF94 (6AU6A) bestückt wurde. Alle aufgeführten Mikrofone sind Vertreter mit Großmembran-Kapseln. Mit der Einführung des Fernsehens gab es seitens der Betreiber die Forderung nach kleineren Mikrofonen, die durch ihre Größe den Blicken der Zuschauer nicht mehr wesentlich auffallen sollten. Das war die Geburtsstunde der Kondensator-Kleinmembran-Mikrofone mit ½“-Kapsel. Typische Vertreter aus dem Jahr 1953 sind die beiden Neumann Mikrofone KM53 (Kugel) und KM54 (Niere). Letzteres kann man in alten Beat-Club Aufzeichnungen von Radio Bremen im Einsatz sehen. Das Besondere an diesen Mikrofonen war die verwendete Röhre. Hierbei handelte es sich um die von Telefunken speziell entwickelte Sub-Miniatur-Röhre AC701 mit nur 10,1 mm Durchmesser. Sie zeichnete sich durch hohe Mikrofoniefestigkeit, geringes NF-Rauschen und geringen Klirrfaktor aus.

Noch heute setze ich immer wieder gerne das KM54 für die Aufnahme von Akustikgitarren mittels der 12-12-Methode ein. Dabei wird das Mikrofon mit ca. 12“ Abstand auf den zwölften Bund der Gitarre ausgerichtet; ein Sound der besonderen Art, mit einer Spritzigkeit und Frische, den ich mit anderen Mikrofonen nicht so überzeugend formen kann. Im Abbey Road Institute Frankfurt befindet sich jeweils ein Paar KM53 (Kugel) sowie ein Paar KM54 (Niere).

Mikrofonvorverstärker

Jedes Mikrofon benötigt einen Mikrofonvorverstärker, um den relativ niedrigen Ausgangspegel auf den notwendigen Linepegel zu bringen. Hier ist ein Verstärkungsmaß von bis zu 70 dBr möglich. Typische Werte liegen zwischen 60 und 70 dBr. Am Markt tummeln sich Röhren- wie Halbleiter-PreAmp´s gleichermaßen. Moderne Röhrenvertreter zeichnen sich durch einen warmen Sound aus. Für Vocal-Aufnahmen in bestimmten Musikrichtungen darf man die Röhre durchaus ein wenig zum Verzerren bringen, um die typischen Soundeigenschaften herauszukitzeln. Im heutigen Studioalltag sind Röhren-MicPreAmp´s u. a. von der deutschen Firma Sound Performance Lab (spL), ART, DBX, Universal Audio, Gyraf, Tube Tech, Pendulum oder TL Audio zu finden. Aber auch Nostalgisches kommt zum Einsatz. Legendär, mit hervorragenden Klangeigenschaften, ist hier in erster Linie der vom Institut für Rundfunktechnik (IRT) entwickelte Mikrofonvorverstärker V76 zu nennen. Dieser wurde von der Firma Tonographie Apparatebau (TAB) in Wuppertal gefertigt und von Telefunken vertrieben. Der insgesamt vierstufige Verstärker war mit den Pentoden EF 804 S und E 83 F aufgebaut. Die gesamte Technik, einschließlich Netzteil, war in einer Metallkassette, der so genannten „Dannerkassette“, in einem Einschubträger untergebracht. Der Verstärker war im Schaltungsdesign mit einer aufwendigen Gegenkopplung ausgestattet. Vielleicht habt ihr schon einmal die Vinyl-Pressung des Original Mastertapes von Bert Kaempfert gehört. Nein? Dann wird es Zeit, denn das ist Big Band Sound pur. Diese unglaublich gut klingenden Aufnahmen entstanden bereits 1962/63 und man darf davon ausgehen, dass dabei die V76-Verstärker zum Einsatz gekommen sind.

DI-Boxen

Die Abkürzung steht für Direct Injection. Derartige Geräte dienen dazu, asymmetrische Instrumente (u. a. Keyboards, E-Gitarren oder E-Bässe) mit niedrigem Ausgangspegel oder mit Linepegel an symmetrische Mikrofoneingänge im Studio oder auf der Bühne anschließen zu können. Der Vorteil liegt darin, dass das Signal über lange Strecken (bis zu 300 m) weitgehend unabhängig von externen Störungen übertragen werden kann. Bei gleichphasigen Einstreuungen von Störsignalen werden diese am Eingang des Mikrofonvorverstärkers durch Differenzbildung weitgehend eliminiert. Der eigentliche Symmetrietreiber der DI-Box ist entweder aktiv oder mittels eines Übertragers (Tonfrequenz Transformator) aufgebaut. Der deutsche Hersteller und Röhrenspezialist Palmer hatte vor einiger Zeit eine interessante Röhren-DI-Box auf den Markt gebracht, die heute leider nicht mehr erhältlich ist (äußerst schade!). Ich hatte bereits vorab vom damaligen Chef-Entwickler, Martin Schmitz, einen Prototypen im Studioeinsatz und war begeistert von dem überaus druckvollen Sound bei der

Aufnahme von E-Bässen.

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Mischpulte

Schaut man sich Bilder von namhaften Studios an, dann trifft man bei aller Computertechnik heutzutage immer noch auf große Mischpulte mit bis zu 96 Kanalzügen, an denen man locker zu dritt oder viert nebeneinander arbeiten kann. Trotz der beträchtlichen Größe sieht das Innenleben solcher analogen Konsolen eng aber trotzdem aufgeräumt aus. Widerstände, Kondensatoren, Schalter, Taster, LED´s, Potis, Halbleiter in Form von Operationsverstärker, Transistoren und sonstige IC´s soweit das Auge reicht. Röhren haben hier doch sicherlich keinen Platz, oder? Weit gefehlt! Der deutsche Hersteller Solid Tube Audio hat es geschafft, ein komplettes Inline-Pult mit Röhren aufzubauen. Es trägt den Namen EVEREST C3 und besteht aus insgesamt 3120 (!) Röhrenstufen in 48 Kanalzügen. Als Mikrofonvorverstärker kommen übrigens die legendären, wie bereits weiter oben beschrieben, TAB 76/80 zum Einsatz. Ein weiterer Vertreter auf dem Gebiet der mit Röhren bestückten Mischpulte ist das VTC der englischen Firma TL Audio. Ich hatte die Gelegenheit, mit dem Pult Schlagzeugaufnahmen in den australischen Studios 301 zu machen und war überwältigt von dem gnadenlosen Sound!

Kompressoren

Diese Geräte sind Regelverstärker, die zur Dynamikbearbeitung eingesetzt werden. Infolge pegelabhängiger Verstärkung verändern Kompressoren die Programmdynamik. In Abhängigkeit verschiedener Einstellparameter werden leise Stellen angehoben und laute Passagen im Pegel reduziert. Bei audiophilen Hörern oftmals verpönt sind Kompressoren in gewissen Produktionsabschnitten dennoch nicht wegzudenken! Hier einige Einsatzbeispiele für Kompressoren:

• Fettes und druckvolles Klangbild bei Summenkompression
• Akzentuierung einzelner Instrumente in der Einzelbearbeitung
• Hinzufügen von Wärme
• Ausgleichen von dynamischen Anschlagfehlern bei Drums
• Lautheitsgewinn
• Rekonstruktion verlorener Dynamik
• Instrumente gezielt im Mix platzieren
• Programmierte Musik lebendiger gestalten
• Effektkompression ( z. B. bei Gitarren im Jazz; Philip Catherine oder Larry Carlton)
• Zischlautbegrenzung bei Stimmen (De-Essing)
• Automatisches Ausblenden von Signalen in Abhängigkeit eines anderen Tonsignals (Ducking)
• Betonung von Transienten
• Scheinbare Verlängerung von Ausschwingvorgängen bei akustischen Instrumenten

In den USA wurden Kompressoren letztens liebevoll als die wahren Rockstars des Signalprocessings bezeichnet. Der Siegeszug begann bereits 1959 mit dem Röhrenkompressor Model 660/670 der amerikanischen Firma Fairchild. Heute werden beim Verkauf eines solchen Schätzchens zuweilen bis zu 25.000 $ erzielt! Man kann sagen, dieses Gerät hat die Musikproduktionstechnik damals revolutioniert. In englischen Studios wurden die Fairchilds nur so gestapelt und euphorisch auf fast alle Instrumente angewandt. So setzen z. B. George Martin und Geoff Emerick bei den Produktionen mit den Beatles in den Abbey Road Studios die Kompressoren reichlich ein. Technisch arbeiteten die Geräte mit einer Regeltriode nach dem variable-mu-Prinzip. Zum Einsatz kam die 6386-Röhre von General Electric. Dabei handelte es sich um eine sogenannte „Five star military tube“. Derartige Designs waren damals deutlich schneller in den Regelzeiten als Lösungen mit Optoelementen. Die Geschwindigkeiten von integrierten VCA´s (Voltage Controlled Amplifier) oder FET-Lösungen (Feld Effekt Transistor)erreicht das variable-mu-Design allerdings nicht. Zusammenfassend kann man sagen, dass jeder Kompressor anders klingt und somit seine Berechtigung hat. Röhrenkompressoren werden heute mit unterschiedlichen Schaltungskonzepten am Markt angeboten. Namhafte Vertreter sind u. a. Exemplare der Firmen spL, Tegeler Audio Manufaktur, TL Audio, Tube Tech, Summit Audio oder Manley.

Equalizer

Klangbearbeitung mit Equalizern in Studios ist so alt wie die Pop-Musik selbst. Filter der unterschiedlichsten Prinzipien tummeln sich in allen Tonstudios dieser Welt. Seien es parametrische Filter nach dem Constant-Q- oder Non-Constant-Q-Verfahren, reine Spulenfilter oder solche in Röhrentechnik, alle haben ihren ganz individuellen Sound und bestimmen damit das Einsatzgebiet. Röhren-EQ´s genießen den Ruf, dass sie sehr musikalisch und seidig klingen. Nehmen wir zum Beispiel die Bassdrum einer Metal-Produktion. Hier mische ich i. d. R. drei Mikrofone in unterschiedlicher Positionierung, mit gezielter Entzerrung in Mono zusammen. Dabei wird ein Druckempfängersignal auf ca. 4,5 kHz mit einem Peak-Filter bearbeitet, dem Grundsound beigemischt und erzeugt somit den typischen Kick-Sound. Dabei werden alle anderen Frequenzen um den Peak herum mit Hoch und Tiefpässen maximal abgesenkt. Wärme und Druck erreiche ich mit der Filterung eines dynamischen Schlagfellmikrofons bei Frequenzen um 80 Hz (Boost) und 400 Hz (Cut), unter Einstellung eines mittleren Q-Wertes. Ein weiteres Mikrofon am Resonanzfell sorgt für zusätzliches Volumen. Frequenzen oberhalb von 150 Hz werden rigoros weggefiltert um etwaige Raumreflexionen weitgehend zu unterdrücken. 

Hallplatte

Effektgeräte gehören zur Musikproduktion wie das Salz in der Suppe. Röhreneinsatz ist hier zwar eher weniger vertreten. Dennoch gibt es ein Gerät, das ich heute immer noch sehr gerne verwende. Dabei handelt es sich um die legendäre Hallplatte 140 ST der Firma EMT. Dieser Hall war ab 1957 der Nachfolger des Hallraums, galt jahrelang als konkurrenzlos und ist auf zahlreichen Aufnahmen der 50er und 60er Jahre eindrucksvoll zu hören. Noch heute wird dieser Plattensound weltweit in den Tonstudios geschätzt. Allerdings besitzen die wenigsten das immerhin 190 kg (!) schwere Gerät. Um trotzdem den legendären Sound zur Verfügung zu haben, existieren seit Beginn der Digitalhallgeräte entsprechende Algorithmen, die den „Plate-Sound“ emulieren. Am eindrucksvollsten schaffte dieses das inzwischen 30 Jahre alte Lexicon 224 X, mit dem unzählige Hits z. B. produziert worden sind. In den kalifornischen Record Plant Studios und in den Abbey Road Studios in London befinden sich noch mehrere alte EMT 140 ST Platten. Dieses animierte die Firma Universal Audio, die entsprechenden Übertragungsfunktionen der Platten aufzunehmen und mittels eines mathematischen Verfahrens (Convolution, Faltung) ein PlugIn für die gängigen Harddisc Recording Systeme bereit zu stellen. Demnächst werden wir im Abbey Road Institute Frankfurt eine EMT 140 ST Platte installieren und werden Origanal und PlugIn ausgiebig miteinander vergleichen können.

Bei der Hallplatte EMT 140 ST werden gezielt die Schwingungseigenschaften von Metallen ausgenutzt. Eine nur 0,5 mm dicke Tiefziehstahlplatte mit einer Größe von 1 x 2 m ist dabei in einen Stahlrohrrahmen federnd eingespannt. Das zu verhallende Originalsignal wird verstärkt, so dass mittels eines speziellen Lautsprechers die Platte zu Biegeschwingungen angeregt wird. Zwei an unterschiedlichen Stellen positionierte piezoelektrische Körperschall-Mikrofone nehmen das verhallte Signal ab. Die so gewonnenen Signale werden dann stereofon dem Original zugemischt. Ähnlich wie beim räumlichen Nachhall liefert die Hallplatte Reflexionen, die mit der Zeit linear immer dichter zusammenrücken. In einem realen Raum hingegen findet allerdings eine Verdichtung der Reflexionen mit dem Quadrat der Zeit statt. Unsere Gehör nimmt aber zwischen beiden Zeitverläufen keinen Unterschied wahr. Möchte man die Nachhallzeit verändern, so geschieht dieses durch die Abstandsänderung einer parallel montierten, gleichgroßen Dämmplatte. Auf diese Weise sind Nachhallzeiten von ein bis vier Sekunden einstellbar.

Der Aufsprech-, bzw. Erreger- sowie die beiden Abnahmeverstärker sind selbstverständlich in Röhrentechnik aufgebaut und tragen als Spezialentwicklung die rundfunktechnische Bezeichnung V54. Die Signale der Körperschall-Mikrofone werden in jeweils vierstufigen RC-Verstärkern, die mit den Röhren 2 x EF 804 S sowie 1 x E 80 CC, auf einen Line-Pegel von 6 dBu gebracht. Wie in der guten alten Zeit üblich, sind alle Ein- und Ausgänge erdfrei trafosymmetriert ausgelegt. Das Besondere an den Verstärkern ist, dass es den Entwicklern bei damaligen Verhältnissen gelungen ist, die für unsere Ohren eher unangenehmen k3-Verzerrungsprodukte mit 0,6 Prozent äußerst gering zu halten.

Ein wenig graue Theorie muss sein

Bevor ich zum Thema Röhrenklang ein wenig ins Eingemachte gehe, möchte ich an dieser Stelle anmerken, dass das Klangempfinden des Menschen eine rein subjektive Angelegenheit ist. So tragen zu diesem Empfinden u. a. die Hörerfahrung, die Abhörbedingungen allgemein, die psychische Verfassung sowie die hörphysiologischen Gegebenheiten dazu bei. Ein richtig oder falsch, ein gut oder schlecht lässt sich somit nur schwer definieren. Lediglich statistische Auswertungen von wissenschaftlich gestützten Hörtests lassen ggf. objektive Rückschlüsse zu. Unterm Strich bleibt alles Geschmacksache und erlaubt sei was gefällt!

Hinsichtlich der Klangeigenschaften besteht ein markanter Unterschied zwischen Röhren- und Halbleitertechnologie in der Art der auftretenden Verzerrungen in Abhängigkeit von der Aussteuerung. Verläuft beispielsweise die Aussteuerung mit einem sinusförmigen Tonfrequenzsignal über die symmetrischen Betriebsspannungsgrenzen einer Schaltung mit Halbleiter Bauelementen hinaus, so wird das Signal oben und unten parallel zur Zeitachse abgeschnitten; dieser Vorgang wird Clipping genannt. Betrachtet man nun das deformierte Signal im Frequenzbereich, so lassen sich ungeradzahlige Spektralanteile erkennen. Ein im Zeitbereich betrachteter reiner Sinuston ergibt im Frequenzbereich lediglich eine einzige Spektrallinie an der Stelle der jeweiligen Grundfrequenz. Im Fall des Clippens hingegen werden ungeradzahlige Harmonische (Partialtöne) mit 3f, 5f, 7f … hinzugefügt. Nehmen wir einmal an, unser Halbleiterverstärker wird mit einem Sinuston von 1 kHz ins Clipping gebracht, dann entstehen ungeradzahlige Harmonische bei 3, 5, 7 … kHz. Dabei handelt es sich um Anteile, die im Original vorher nicht enthalten waren! Mathematisch lässt sich dieses mittels der Fourier-Analyse nachweisen. Die Ergebnisse daraus können anschließend in Klirrdämpfung bzw. THD+N (Total Harmonic Distortion + Noise) umgerechnet werden. Ersetzen wir jetzt das Messsignal mit der gestrichenen Note einer Violine, bringen dabei infolge zu hoher Aussteuerung die Eingangsstufe zum Clippen, dann werden dem Spektrum des Violinenklangs mit seinen charakteristischen Formanten ungeradzahlige Harmonische hinzugefügt. Das bedeutet in erster Linie eine Klangfarbenänderung. Der Höreindruck derartiger Verzerrungen kann als harsch oder schrill beschrieben werden. Weitere Gründe für das Deformieren von Signalen im Zeitbereich sind nichtlinear verlaufende Verstärkungskennlinien und sogenannte Übernahmeverzerrungen (Abweichungen vom Nulldurchgang des Signals) bei Gegentaktschaltungen. Übrigens, im Tonstudio liegt das Erreichen der Clippgrenze in der Regel bei +22 dBu (nach IRT Pflichtenheft). Das entspricht einer Spannung von immerhin fast 10 Veff. Einige Hersteller sind inzwischen sogar dazu übergegangen, Geräte mit bis zu +28 dBu Clipgrenze zu fertigen. Die Gründe dafür sind höhere Aussteuerbarkeit und ein damit verbundener, verbesserter Signal/Rausch-Abstand.

Ist bei der Röhre alles anders?

Im Vergleich zu Halbleitern werden Röhren mit wesentlich höheren Betriebsspannungen betrieben und ermöglichen damit hervorragende Aussteuerungsreserven. Das Übersteuerungsverhalten im Grenzbereich setzt weich und langsam ein. Ein Sinuston gerät nicht direkt ins Clipping, sondern er wird, auf einem Oszilloscop betrachtet, oben und unten dwformiert und gestaltet sich somit etwas rundlicher „bauchiger“. Das liegt in erster Linie an der speziellen Art der Röhrenkennlinie (nicht konstante Steilheit). Interessant ist an dieser Stelle die Frage nach der Art der harmonischen Spektralanteile. Infolge dieser speziellen Deformierung des Signals entstehen hier nicht ungeradzahlige, sondern vielmehr geradzahlige Harmonische, also solche mit dem 2-, 4-, … 2n-fachen der Grundfrequenz. Das gilt im Wesentlichen für Eintaktschaltungen (Class A Betrieb). Abhängig vom Schaltungskonzept und der Wahl der Bauelemente produzieren Röhrengeräte allerdings auch k3- und k5-Produkte!

Ein wenig Kritik muss sein

Aber Vorsicht! Wie heißt es doch so schön: „Es ist nicht alles Gold was glänzt!“ Bei aller Nostalgie und Begeisterung für Audiotechnik vergangener Tage, sollte man auch über Schwachpunkte des Röhreneinsatzes nachdenken. Nicht jedes mit Röhren bestückte Gerät ist ein „gutes“ oder für einen speziellen Anwendungsfall  geeignetes Gerät. Es ist aber gut möglich, dass ein allgemein für schlecht befundenes Studiogerät für einen ganz bestimmten Sound in einem Titel genau das Richtige ist! Auf der Seite der Wiedergabe, also im Hifi-Bereich, hört man sehr viele unterschiedliche Stimmen und Meinungen beispielsweise zum Einsatz von Röhrenverstärkern. Auch hier gilt: Höre mit dem, was Dir gefällt!“ Technikverliebte Menschen diskutieren gerne und viel über diese oder jene elektrotechnische Eigenschaft ihrer Geräte und vergessen dabei manchmal völlig die Musik und den damit verbundenen Emotionen!. Daher erlaube ich mir an dieser Stelle eine kritische Anmerkung speziell zum Röhreneinsatz im Hifi-Bereich. Ich empfinde auch, dass Röhrenverstärker einen „luftigen“ Sound aufweisen. Der Grund dafür liegt an dem hohen Ausgangswiderstand und den damit verbundenen Dämpfungsfaktor. Das hat zur Folge, dass ein Basschassis nicht im erforderlichen Maß bedämpft wird und somit zu unkontrollierten Ausschwingvorgängen neigt. Rock-Gitarristen, die mit Röhrenverstärkern spielen, lieben genau diesen Effekt, der gegebenenfalls noch durch eine nicht vorhandene Über-Alles-Gegenkopplung unterstützt wird. Ein gutes Beispiel dafür ist der bereits Ende der 50er Jahre entwickelte AC30 Combo Verstärker der englischen Firma Vox. Dieser Amp lässt es bei abgedämpften Staccato/Single-Notes so richtig krachen, da der eingebaute Celestion G12 Speaker dabei heftigen Hub produziert.

Schlussakkord

Ich hoffe, ihr habt mit mir ein wenig durch die Röhre schauen können und somit einen kleinen Einblick in diese nostalgische Technik gewinnen können. Die Elektronenröhre ist auch noch heute in modernen Tonstudios und im gehobenen Homerecording im Einsatz. Schön ist es zu beobachten, dass die alte Dame im Glasgewand sich über all die Jahre hinweg nie hat verdrängen lassen. Junge Entwickler auf dem Gebiet der digitalen Audiotechnik haben die Möglichkeit, ungemein aus den alten Technologien zu lernen, die mit viel Liebe zum Detail erdacht und gefertigt wurden! Auch im Lehrplan des Abbey Road Institutes ist das Thema „Lernen aus der Historie“ fest verankert. Ausführlich behandelt werden die Fragen „Wie hat im Verlauf der Jahresdekaden hinweg die Technologie die Musik und umgekehrt die Musik die Technologie beeinflusst?“. Daraus ergibt sich weiterhin die Frage: „Was kann ein junger Music Producer von den gewonnen Erkenntnissen aus der Historie in seine heutige Arbeitsweise einfließen lassen?“. Eine äußerst spannende Angelegenheit! Denn darin besteht u. a. die Möglichkeit, auf besondere Art und Weise seine eigene „Produzenten Handschrift“ zu entwickeln. Denn genau die ist extrem wichtig, um sich klar vom Sound des oft empfundenen und zitierten „Einheitsbrei“ heutiger Produktionen abzuheben. Darüber hinaus lässt sich mit fundierten Kenntnissen in der Audio- und Studio Historie so manches PlugIn in seiner Funktionsweise erst richtig verstehen. Selbstverständlich verfügt das Abbey Road Institute Frankfurt über zahlreiche Geräte und Mikrofone, die mit den guten, alten Röhren bestückt sind. Fazit: „Mut zur Röhre, denn es lohnt sich!“

Text: Ulli Schiller