ICST Ambisonics Workshop: Working With Ambisonics

Lernziele

Inhalt

Ambisonics ist ein kanalformat-unabhängiges Vollkugel-Audiosystem. Jede Produktion folgt derselben Kette — unabhängig davon, ob das Ziel Kopfhörer, ein 8-Kanal-Ring oder eine 24-Kanal-Kuppel ist.

Der Ambisonics-Signalfluss

Die goldene Regel: Den B-Format-Master-Track rendern — niemals den Decoder-Ausgang. Der Decoder dient nur zum Monitoring. Ein und derselbe B-Format-Master funktioniert für Kopfhörer, Lautsprecher und Streaming.

Monitoring-Setup

Vor Beginn der Aufnahme muss das Monitoring eingerichtet sein:

• Binaural (Kopfhörer): ICST AmbiDecoder mit HRTF-Preset laden → direkte räumliche Rückmeldung ohne Lautsprecher
• Decoder-Preset prüfen: Entspricht das Layout (Kanalanzahl, Lautsprechergeometrie) dem tatsächlichen Setup?
• Niemals Binaural und Lautsprecher parallel betreiben: Nur ein Decoder aktiv — sonst Phasenfehler im Mix
• Separater Monitoring-Zweig: Binaural-Monitor-Track auf einem eigenen Bus, nicht in den B-Format-Master zurückgeführt

Formate & Normierung

Faustregel: Immer in AmbiX (ACN/SN3D) arbeiten und archivieren. FuMa nur für die Kompatibilität mit Legacy-Material verwenden.

Delivery-Formate

Recording 3D-Audio: Der Aufnahme-Workflow

Workflow (Hands-on mit Zylia → Haupt-Reaper)

1. Kurze Aufnahmesession — Zylia ZM-1 aufstellen, Pegel prüfen (−18 dBFS), 30–60 Sekunden aufnehmen → 19-Kanal A-Format PCM
2. A-to-B-Konversion — Zylia App: A-Format importieren, als 3rd Order HOA exportieren → 16-Kanal B-Format AmbiX WAV
   A-Format = PCM-Audio (reguläre Audiodaten, Rohkapseln)
   B-Format = Mathematisches Format (Kugelharmonische, nicht direkt abhörbar)
3. B-Format abhören — In Reaper laden, binauralmit HOA-Bus + AmbiDecoder abhören: klingt „vorne" tatsächlich vorne?
4. Upsampling & FX — EQ, Hall auf dem HOA-Bus, Distanz-Automation am Encoder
5. B-Format mastern — HOA-Render-Bus rendern: 16 Kan., 48 kHz, 32-Bit-Float WAV → B-Format-Master

Mikrofon-Spezifikationen

• 19-Kapsel-Array (omnidirektional)
• Ausgang: 19 Rohkanäle → durch die Zylia-Software auf 3rd Order HOA kodiert (16 Kanäle, AmbiX)
• Anschluss: USB-C, keine externe Stromversorgung erforderlich

Mikrofonaufstellung

Die Position des Mikrofons bestimmt die Hörperspektive — das ist keine technische, sondern eine kompositorische Entscheidung.

• Höhe: ca. 1,5 m für eine natürliche Ohrenhöhe-Perspektive; tiefer für einen „Bodennähe"-Effekt, höher für eine Übersichtsperspektive
• Ausrichtung: Das Mikrofon hat eine Vorzugsrichtung (Markierung). „Vorne" im B-Format entspricht dieser Richtung — dokumentieren, damit die Dekodierung korrekt ist
• Abstand zur Quelle: Näher = mehr Direktschall, mehr räumliches Detail; weiter = mehr diffuses Feld, weniger Lokalisation
• Reflexionen: Harte Wände, Böden und Decken sind in einem HOA-Mikrofon sehr präsent — den Aufstellungsort vor der Aufnahme sorgfältig abhören
• Windschutz: Draußen stets Windschutz verwenden (Blimp oder Fell). LF-Rolloff unterhalb 80 Hz aktivieren

Pegelmanagement

• Zielpegel: ca. −18 dBFS (alle 19 Kanäle einzeln prüfen)
• Headroom: mindestens 12 dB — Transienten in HOA-Mikrofonen können unerwartet spitzen
• Alle Rohkanäle separat überwachen: ein einzelner clippender Kanal korrumpiert das gesamte B-Format
• Gain-Struktur in der Zylia App einstellen, nicht nachträglich in Reaper

A-to-B-Konversion

Das Zylia ZM-1 liefert A-Format (19 Rohkanäle). Die Zylia-Software konvertiert diese zu 3rd Order HOA (16 Kanäle, AmbiX):

• Wann konvertieren? Unmittelbar nach der Aufnahme, vor dem Import in Reaper
• Qualitätskontrolle: Phase und Kanalzuweisung testen — eine Mono-Testquelle von vorne sollte im Binaural-Monitor klar vorne klingen
• Rohdaten archivieren: A-Format (19 Kanäle) immer behalten — ermöglicht spätere Neukonversion mit besserer Software

Fieldrecording-Checkliste

Vor der Aufnahme:

• Akustische Bestandsaufnahme: Reflexionen, Lärmquellen, Windrichtung
• Mikrofonaufstellung entscheiden und dokumentieren (Höhe, Ausrichtung, Abstand)
• Pegelcheck: alle 19 Kanäle bei ca. −18 dBFS
• Binaural-Monitoring aktiv und verifiziert
• Metadaten-Vorlage vorbereitet (Ort, Datum, Take-Nummer, Wetter)

Nach der Aufnahme:

• A-to-B-Konversion in der Zylia App
• HOA-Datei (16 Kan. AmbiX) in Reaper laden und binaural verifizieren
• Rohkanäle archivieren (A-Format)

Reaper-Session (vorkonfiguriert)

Typische Aufnahme-Fehler und Lösungen

Composers Workflow — Die drei Stufen

Jede Ambisonics-Produktion — ob Feldaufnahme, Synthesizer oder Live-Performance — durchläuft drei Stufen:

Encoding mit ICST AmbiEncoder_64

Plugin: ICST AmbiEncoder_64 (VST3) — auf allen Workshop-Computern vorinstalliert.

Automation: Bewegende Klangquellen

Physik-basierte Trajektorie: atan2 für Azimut, √(x²+y²) für Distanz.

Processing

Distanz

Im ICST AmbiEncoder simuliert Param 13 (Distance) die Raumtiefe. Das Plugin dämpft Pegel und Hochfrequenzanteile mit zunehmender Distanz — ähnlich der Luftabsorption im realen Raum:

• Nahe Quellen (Distanz ~0): präsent, direkt, hoher HF-Anteil
• Ferne Quellen (Distanz ~1): leiser, dumpfer, mehr Diffusfeld-Anteil
• In Kombination mit Hall: Je größer die Distanz, desto höher der Wet-Anteil im Raum-Plugin auf dem HOA-Bus

Raum / Hall

Der Hall liegt auf dem HOA-Bus-Track — nicht auf dem Quell-Track. Nur so bleibt der Hall im Ambisonics-Raum verankert und wird mit dem B-Format korrekt dekodiert.

• ReaVerb oder FX-Hall auf dem HOA-Bus (nach allen Encodern, vor dem Decoder)
• Dry/Wet-Verhältnis: sparsam beginnen (~10–20 % Wet), da HOA-Hall sehr präsent klingt
• Raumgröße und Pre-Delay bestimmen die Größe des Raums
• Separate Hall-Sends pro Quelle ermöglichen unterschiedliche Raumdistanzen

Beispiel: Helikopter-Überflug

Das Skript berechnet Position, Azimut und Elevation direkt aus 3D-Koordinaten (atan2, Pythagoras) — keine manuelle Winkelschätzung.

Decoding

• Binaural: ICST AmbiDecoder mit HRTF-Datei → 2-Kanal-Kopfhörer
• Lautsprecher: Decoder mit .spk-Konfigurationsdatei
• Screensets: Ctrl+Alt+1 (Aufnahme) · Ctrl+Alt+2 (Mixing) · Ctrl+Alt+3 (Decoding)

FuMa → AmbiX-Konvertierung (FOA)

Für Legacy-Material im FuMa-Format (z. B. SoundField, ältere Produktionen):

Reaper ist nicht die einzige Umgebung für Ambisonics. Diese Werkzeuge werden von Komponistinnen, Komponisten und Forschenden eingesetzt — jedes mit einem anderen Ansatz und anderen Stärken.

Workflow mit MaxMSP: ICST Ambisonics Externals (ambicontrol, ambiencode, ambidecode). Echtzeit-Spatialisierung, OSC-Steuerung des ICST AmbiEncoder in Reaper. Stärke: generative und algorithmische Spatialisierung, Live-Elektronik.

Workflow mit Csound (Cabbage.app): Csound-Opcodes bformenc1 / bformdec2. Cabbage verpackt Csound als VST3-Plugin. Stärke: präzise mathematische Kontrolle des Schallfelds, Additive Synthese, Granularsynthese.

Workflow mit Max for Live: MaxMSP integriert in Ableton Live. Kombiniert Abletons Produktions-Workflow mit Ambisonics-Spatialisierung. Stärke: Live-Performance mit Ambisonics, Studio-Produktion.

Csound ist eine programmierbare Audiosynthese-Sprache. Cabbage verpackt Csound-Instrumente als VST3-Plugins und macht sie in Reaper nutzbar.

Cabbage → Reaper (DAW)

Wichtige Csound-Opcodes für Ambisonics:

• bformenc1 — kodiert ein Mono-Signal in B-Format (1. bis 3. Ordnung). Eingang: Audio, Azimut, Elevation. Ausgang: HOA-Kanäle.
• bformdec2 — dekodiert B-Format zu einem Lautsprecherarray.

Beispiel: Additive Synthese & zufällige Spatialisierung (Cabbage)

Ein Cabbage-Beispiel demonstriert: Ein additiver Synthesizer erzeugt Partialtöne (Sinuswellen) in Echtzeit. Jeder Partialton wird unabhängig mit bformenc1 und einem zufälligen Azimut/Elevation spatialisiert. Die Position driftet zufällig — das Ergebnis ist eine bewegte Klangwolke im 3D-Raum, dann binaural dekodiert.

MaxMSP mit den ICST Ambisonics Externals bietet eine vollständige Echtzeit-Ambisonics-Umgebung. Im Unterschied zu einem DAW ermöglicht Max algorithmische und generative Steuerung der Spatialisierung — Positionen können durch Daten, Gesten, Sensoren oder andere Audiosignale gesteuert werden.

MaxMSP → Reaper (DAW)

ICST Ambisonics Externals:

• ambiencode~ — kodiert Mono-Audio in B-Format. Message-Eingang für Azimut, Elevation, Distanz.
• ambidecode~ — dekodiert B-Format auf Lautsprecher oder Binaural.
• ambicontrol — GUI-Panel für manuelle Spatialisierungssteuerung.

ACT-Tool-Beispiel:

Das ACT-Tool (Ambisonics Composition Tool) ist ein am ICST entwickeltes MaxMSP-Patch:

• 3D-Visualisierungsschnittstelle zum Platzieren und Animieren von Klangquellen
• Quellen können manuell (Maus/Trackpad) oder algorithmisch (LFOs, Hüllkurven, Datenströme) bewegt werden
• OSC-Ausgang: sendet Azimut, Elevation und Distanz an jeden Ambisonics-Encoder — einschließlich des ICST AmbiEncoder in Reaper
• Das ACT-Tool kann als „räumliche Partitur" genutzt werden: Bewegung visuell definieren, OSC-Ausgang als Automation in Reaper aufzeichnen

Praxis-Übung

Angeleitete Übung mit den vorbereiteten Sessions:

1. Zylia-Session öffnen, Mikrofon-Routing und Decoder-Preset überprüfen
2. Eine Mono-Testquelle auf den HOA-Bus routen, binaural abhören
3. Das Encoding-Skript ausführen: Quelle bei Azimut −45°, Elevation +20° positionieren
4. Die Zugvorbeifahrt-Automation starten und die Trajektorie binaural verfolgen
5. Eine eigene Quelle encodieren und im Raum bewegen (Automation oder manuell)
6. Den B-Format-Master rendern und prüfen (16 Kan., nicht 2 Kan.!)

Eine moderierte Diskussion zur Vertiefung der Workshop-Erfahrung. Kein Vortrag — die Teilnehmenden teilen eigene Beobachtungen und entwickeln gemeinsam Ideen.

Themen:

• Raum als kompositorisches Material: Kann der Raum selbst das Instrument sein? Was passiert, wenn der Raum sich bewegt und die Quelle stillsteht?
• Die Perspektive der Komponistin / des Komponisten: Wie verändert das Arbeiten in Ambisonics kompositorische Entscheidungen im Vergleich zu Stereo?
• Elevation und Ausdruckskraft: Wann wirkt Höhe natürlich, wann künstlich? Was ermöglicht die vertikale Achse, das Stereo nie konnte?
• Distanz und Hall: Wie interagieren Distanz und Hall? Wann klingt eine Quelle „im Raum" statt „außerhalb"?
• Ausblick — Folge-Workshop: MaxMSP + Csound in der Tiefe (Blöcke D, E, F).

Vorbereitung & Downloads

• Reaper ist auf allen Workshop-Computern vorinstalliert (v7+, inkl. ICST Plugins)
• Kopfhörer mitbringen (Binaural-Monitoring)
• Die vorkonfigurierte Reaper-Session vorab herunterladen