Gain Staging:

Saftige Level für Recording & Mixing


Es klingt verzerrt, matschig und irgendwie total zugemüllt? 


Gain Staging ist die wohl wichtigste Grundlage, für einen luftigen und glasklaren Sound.


Was Gain Staging bedeutet und auf was Du dabei alles achten musst, zeige ich Dir im folgenden Tutorial.


Dann mal Vollgas! Oder besser doch nicht?


Über den Autor:

Hey Crew, ich bin Christian Benner.

Im Gegensatz zu manch anderen "Experten" praktiziere ich das, was ich predige.


Jedes Handwerk hat sein Werkzeug...

...und wer sein Werkzeug nicht beherrscht, wird niemals in der Lage sein, qualitativ hochwertige Arbeit abzuliefern.


Darum ist es von essenzieller Wichtigkeit, sich eine gehörige Portion Grundwissen anzueignen.

Du musst in der Lage sein, Dir deinen eigenen Weg von A nach B bauen zu können.


Und in dieser Anleitung lernst Du heute Gain-Staging.

Die wichtigsten Punkte aus der Praxis

Ein Beispiel: Du möchtest Gesang in deinem Homestudio aufnehmen und musst entscheiden, wie laut oder leise das Signal aufgenommen werden soll. Halte dich an diese Schritte:

  • Künstler-Performance: Lass den Sänger die Stelle des Songs singen, wo er am meisten Power aufbringen muss, damit Du dich an der maximalen Lautstärke orientieren kannst.
  • Lautstärke ablesen: In deiner Audio-Software kannst Du auf der Meteranzeige ablesen, wieviel Eingangssignal im Audiokanal ankommt.
  • Verstärkung einstellen: Stelle mit Hilfe des Gain-Reglers am Audiointerface die Lautstärke des Vocal-Signals so ein, dass Du eine maximale Lautstärke von -10dB auf deiner Meteranzeige nicht überschreitest.
  • Final Touch: Im Durchschnitt sollte die Lautstärke zwischen -18dB und -10dB liegen. Ist das Signal ohne Verstärkung lauter als -10dB, drücke den Pad-Schalter und justiere mit dem Gain-Regler nach.

Was ist Gain-Staging?

Unter Gain Staging versteht man die ideale Aussteuerung von Audiosignalen, ohne das Aufnahmemedium zu übersteuern.


Lässt Du immer genügend Spielraum nach oben, beugst Du Verzerrungen und Dynamikeinbußen vor und sorgst damit für einen makellosen Klang deiner Produktionen.


Was ist Headroom?

Der Spielraum nach oben wird Headroom genannt.


Er reicht vom aktuellen Nennpegel des Signals bis zur höchsten verzerrungsfrei möglichen Aussteuerungsgrenze des jeweiligen Aufnahmemediums.

Solche Aufnahmemedien, bzw. Audiogeräte können sein, zum einen analoge Gerätschaften wie:

 

  • Bandmaschinen
  • Mikrofone
  • Mikrofonvorverstärker 


oder digitale Medien wie:


  • CD
  • Audio-Software
  • Audio-Dateien 


Was ist mit Grundrauschen gemeint?

Von früher, aus der Zeit als noch ausschließlich mit analogem Equipment aufgenommen wurde, hält sich immer noch die goldene Regel, stets so hoch wie möglich auszusteuern.


Der Grund: Analoggeräte haben immer auch ein gewisses Eigenrauschen.

Beispiel: Im Video der Beatles hört man schön das Grundrauschen der analogen Geräte. 


Jetzt kannst Du dir vorstellen, wie schwer es für die Audio-Ingenieure war, die Stimme von John Lennon möglichst laut zu bekommen, so, dass das Grundrauschen der analogen Geräte die Stimme nicht übertönt.

Also musste vom ersten Glied der Kette an immer so hoch wie möglich eingepegelt werden, um so das eigentliche Nutzsignal so weit wie möglich über dem Grundrauschen zu halten.


Dabei spricht man auch von einer möglichst hohen „Signal-To-Noise-Ratio“. Also das Verhältnis von Nutzsignal zum Grundrauschen.

Gerade auch, wenn mit einer längeren Aufnahmekette aus mehreren Geräten gearbeitet wurde, verstärkte sich diese Problematik im wahrsten Sinne des Wortes. 


Doch in Sachen Headroom waren die dazu benötigten Aussteuerungsreserven erstmal kein großes Problem.


Analoge Audioschaltungen fangen Übersteuerungen nämlich in der Regel gut ab und besitzen dadurch bereits von Natur aus einen gewissen, sozusagen „eingebauten“ Headroom.


Aber wie sieht das in der digitalen Welt aus?

KAPITEL 2

Analog vs. Digital


Nachdem Du gesehen hast, wie es mit Headroom und Grundrauschen in der analogen Welt aussieht, geht es im folgenden um dasselbe Thema bei digitalen Audiosignalen.


Willkommen im Hier und Jetzt!

Der Sweet Spot als Headroom für digitale Audiosignale

Bei der heutzutage vorherrschenden Arbeit mit digitalen Audiosignalen, wie in der Recording-Software auf Deinem Computer, gibt es diesen natürlich eingebauten Headroom, wie bei analogen Geräten nicht.

Merke:

In der digitalen Welt führt alles, was über das digitale Null-dB-Limit hinaus geht, sofort zu hörbaren Verzerrungen und einem radikalen Abschneiden der Wellenform.


Wo es also in der analogen Welt gilt, unter Vernachlässigung kleiner Übersteuerungen so hoch wie möglich auszusteuern, kommt es in der digitalen Welt darauf an, selbst solche kleinen Overs tunlichst zu vermeiden.

Daher musst Du dir als Sicherheitsabstand Deinen eigenen Headroom schaffen, wenn Du auf digitaler Ebene arbeitest. 



Was ist der Sweet Spot?

Um diesen Sicherheitsabstand einzuhalten, macht es Sinn, sich an zwei Pegelvorgaben zu halten.


Wenn Dein Signal diese beiden Werte erfüllt, liegt es genau im sogenannten Sweet Spot, also dem Idealbereich, in den Du für Übersteuerungs-freie Ergebnisse dank ausreichendem Headroom hineintreffen musst.

1. Der Sweet Spot liegt bei -10 dBFS und -18 dBFS RMS


2. Bei professionellem Analog-Equipment sind 0 dB = +4 dBu , was in etwa einem Digitalpegel von -18 dBFS RMS entspricht.


Wenn also Dein digitales Audiosignal in den Pegelspitzen einen maximalen Peak von -10 dBFS nicht übersteigt und bei einem Durchschnittspegel von -18 dBFS RMS liegt, befindet es sich genau im Sweet Spot.


Je nach dem, um welches Instrument es sich handelt, solltest Du sogar durchaus noch mehr Platz nach oben mit einplanen.

Gain Staging Sweet Spot

Schlagzeug zum Beispiel kann einen sehr großen Dynamikumfang haben und braucht daher meistens mehr Headroom als beispielsweise eine Gitarre oder ein Klavier.


Gratis Plug-In:

Zusätzlich zu den Pegelanzeigen Deiner DAW hilft Dir das kostenlose Plugin Free G-Meter von Sonalksis dabei, die exakten Sweet Spot-Eckwerte zu ermitteln. Unter Sonalkis.com kannst Du dieses super-praktische Tool herunterladen, mit dem Du außerdem auch noch den Signalpegel auf dem betreffenden Kanal individuell verändern kannst.

KAPITEL 3

Metering, Pegeleinheiten & Co


Nachdem ich Dir schonmal vorab den digitalen Gain Staging-Sweet Spot bei -18 dBFS RMS und -10 dBFS gezeigt habe,  stellt sich natürlich die Frage, was die genannten Maßeinheiten dBFS und RMS eigentlich bedeuten.


Um das genauer zu verstehen, müssen wir erst einmal einen näheren Blick auf das Thema Pegelskalen werfen.


Achtung, jetzt wird es nerdig!

Was bedeutet dB?

Grundsätzlich wird, um den Pegel eines Audiosignals in einem jeweiligen Aufnahme-, bzw. Wiedergabemedium zu messen, die logarithmische, relative Maßeinheit Dezibel, kurz „dB“ verwendet.


Vereinfacht gesagt, ist dB erst einmal nur die reine Maßeinheit an sich, undzwar genauer gesagt, ein Verhältnismaß, dessen Skala wie gesagt in logarithmischen Schritten funktioniert.


Wie verhalten sich dB und Spannungspegel zueinander?

Um den Pegel eines Audiosignals in dB-Werten zu beschreiben, muss jedoch zusätzlich auch immer der Bezug zur jeweiligen Orientierungsgröße hergestellt werden, die beim jeweils verwendeten Aufnahmemedium angesagt ist.


Im Fall von analogem Studio-Equipment ist das zum Beispiel elektrische Spannung, ausgedrückt durch das Kürzel „u“, was in der Physik für den Augenblickswert elektrischer Spannung steht.


Also wird auf analoger Seite in den allermeisten Fällen die Maßeinheit dBu verwendet und auf digitaler Seite die dort übliche Maßeinheit dBFS.

Foto: Neumann

(Bei der Gegenüberstellung von dBU und dBFS ist Vorsicht geboten! Es handelt sich hierbei um Richtwerte, da es immer darauf ankommt, wie im Einzelfall die A/D-Wandler kalibriert sind und nach welcher Formel die jeweilige Software den RMS-Wert berechnet. Alle Angaben ohne Gewähr.)


vgl.: Dickreiter, Dittel, Hoeg, Wöhr; Handbuch der Tonstudiotechnik; Band 1; K G Saur; S.593 u. 594; http://www.sengpielaudio.com/Rechner-db-volt.htm, abgerufen am 18.02.2019; http://www.neumann-kh-line.com/neumann-kh/home_de.nsf/root/prof-monitoring_knowledge_faqs_acoustical-application-answers_question20, abgerufen am 21.02.2019)


Weil sich die digitale dBFS-Skala an ihrem höchstmöglichen Aussteuerungspunkt orientiert und dort ihren Null-dB-Punkt setzt, werden dBFS-Werte immer mit einem Minuszeichen davor geschrieben.


Oder anders ausgedrückt: Wo es schlichtweg nicht höher als Null dB gehen kann, gibt es auch keine Pluswerte.


Was ist dBFS?

Wie Du bereits gesehen hast, werden digitale Audiopegel in dBFS gemessen.


Bei digitaler Audiotechnik, mit der wir ja heutzutage überwiegend arbeiten, verhält es sich nun etwas anders, als im analogen Audiobereich. Da diese eben nicht mit elektrischen Spannungen, sondern mit Nullen und Einsen arbeitet, die eine an einem Maximalpegel orientierte Skala bilden, wird dabei der Zusatz „FS“ verwendet, was für „Full Scale“ steht.


„Full Scale“ bedeutet also, dass bei Digitalsignalen der höchste Punkt der Digitalskala der Referenzpunkt ist.

PEAK & RMS

Nunja, normalerweise müsste es heißen dBFS & RMS. Wobei dBFS den maximalen Signalauschlag (Peak) einer Wellenform widerspiegelt und RMS den Durchschnittspegel der Wellenform darstellt.



Wir erinnern uns: Digitale Aufnahmemedien besitzen immer einen maximalen Aussteuerungspunkt, der nicht überschritten werden kann. Wird trotzdem darüber hinaus ausgesteuert, kann der höhere Signalpegel schlichtweg nicht mehr dargestellt werden.


Daher werden alle Signalanteile, die somit in den mathematisch nicht mehr abgedeckten Bereich “hochgeschoben“ werden, einfach abgeschnitten, weil sie ja de facto nicht mehr mit aufgezeichnet werden.


Das führt dann sofort zu hörbaren Verzerrungen und Dynamikverlust - ganz im Gegensatz zu Analog-Equipment.


Innerhalb dessen besagter, „natürlicher“ Aussteuerungsreserven dauert es im Vergleich zum sofort einsetzenden Digital-Clipping ungleich länger, bis sich tatsächlich wirklich unangenehm klingende Verzerrungen einstellen.


Was heißt RMS?


RMS ist die Abkürzung für „Root Mean Square“ und bezeichnet in der Audiowelt den durchschnittlichen Signalpegel.


Anhand der innerhalb eines kurzen Zeitfensters gemessenen Pegelgipfel und -täler wird der RMS-Wert berechnet und gibt Dir zusätzlich zum Peak-Spitzenpegelwert Auskunft über die Lautheit des Signals.


Damit hast Du beim Einpegeln in den Sweet Spot-Bereich also neben dem Spitzenpegel von -10 dBFS als erstem Richtwert zusätzlich noch den Durchschnittswert von -18 dBFS RMS als zweite Kontrollinstanz zur Hand.

Hä, wat? Genug von dem Nerdkram! 


KAPITEL 4

Was Du wirklich wissen musst!


Genug von dem Hightech-Forum Gelaber! 


Jetzt mal wieder handfeste Fakten mit dem man als Homerecorder auch was anfangen kann.


Praxis-Talk, richtig gutes Zeug!

Gain-Staging bei der Aufnahme

Um all das, was ich Dir zuvor gezeigt habe, beim Aufnehmen und später im Mix effektiv umsetzen zu können, gibt es jeweils noch ein paar Dinge an entscheidenden Stellen zu beachten.


Gain Staging

Fakten, Fakten, Fakten

RMS = Der Durschnitspegel eines Audiosignals

Peak = Der Spitzenpegel eines Audiosignals

VU Meter = Träger Austeuerungsmesser welcher den Durchschnitsswert in dBVU anzeigt

Peak Meter (PPM) = Schneller Austeurungsmesser aus LED's, welcher Spitzenpeaks in dBFS anzeigt


0dBVU = - 18dBFS

Von analog nach digital und wieder zurück

Ganz wichtig ist, dass bereits bei der Aufnahme, also bei der Umwandlung des analogen Signals in ein digitales, keine Übersteuerungen der A/D-Wandler in Deinem Audio Interface auftreten.


Ist das Audiosignal nämlich schon bei der A/D-Umwandlung während der Aufnahme durch Übersteuerung abgeschnitten und verzerrt worden,


befinden sich diese „Fehler“ bereits mit auf den Aufnahme-Files in Deiner Recording-Software.


Die „Worst-Case“-Folgen: Angenommen, Du hast Deine Signale nicht nur bereits während der Aufnahme digital übersteuert, sondern auch während der weiteren Abmischung in Deiner Recording-Software nicht auf korrektes Gain Staging geachtet.

CLIPPING


Dadurch entstandenes, sogenanntes „digitale Clipping“, also alle Negativeffekte durch Übersteuerungen, addiert sich am Ende auf dem Master-Ausgang, auf dem alle Signale zusammenlaufen auf. 


Dem nicht genug, wird dabei auch dieser durch das zu hohe Signal übersteuert und das fügt abermals weitere Verzerrungen hinzu.


Doch das ist noch nicht alles. Wird das ohnehin schon in diversen Instanzen verzerrte Summensignal dann im Audio Interface zum Abhören auf Deinen Lautsprechern wieder von digital nach analog zurück gewandelt, kommt es auch in den dafür zuständigen D/A-Wandlern nochmals zur weiteren Übersteuerung und somit zu noch mehr digitalen Verzerrungen.


Um also nicht nur eine makellose Audioqualität zu gewährleisten, sondern auch möglichst unverfälscht abhören zu können, brauchst Du solides Gain Staging - und das beginnt bereits mit der A/D-Wandlung beim Aufnehmen.




So gehst Du richtig vor

Um Dir also zu zeigen, worauf Du beim Einpegeln für Aufnahmen achten musst, stellen wir uns einfach vor, Du nimmst Gesang auf. 

  • 1
    Zuerst checkst Du mit der(m) Sänger(in) sowohl den Eingangspegel am betreffenden Kanal Deines Audio Interfaces, als auch den Eingangspegel der Spur in Deiner Recording Software, in die das Signal hineingeht und auf der wir aufnehmen wollen.
    In unserem Fall ist das ein xxx-Mikrofon an einem xxx-Preamp, der an ein xxx-Audio Interface angeschlossen ist, mit dem wir alles schließlich in Pro Tools aufnehmen.
  • 2
    Um auf der Audiospur den Pegel ganz genau zu ermitteln, laden wir uns das Free G-Plugin in den ersten Insert-Slot unserer Aufnahmespur.
  • 3
    Anschließend lassen wir den Vokalisten die lauteste Stelle im Song mehrmals hintereinander singen, sodass wir verlässlich sehen können, wie hoch die höchsten Ausschläge gehen.
    Am Free G-Plugin sehen wir nun, dass das eingehende Signal noch zu laut ist und die Spur noch zu hoch ausgesteuert wird. Noch reichen die Pegelspitzen bis zu -3 dBFS (?) hinauf und das bedeutet noch viel zu wenig Headroom, um ohne Übersteuerungs-Risiko aufzunehmen.
  • 4
    Also drehen wir den Eingangsregler unseres Audio Interfaces, bzw. je nach dem den Ein- oder Ausgangsregler des Mikrofon-Preamps soweit herunter, dass die Pegelspitzen am Free G-Plugin -10 dBFS nicht überschreiten und der durchschnittliche Eingangspegel nur noch bei etwa -18 dBFS RMS liegt.
    (Bild: Sonalksis Free G mit Kringel um die beiden Werte-Anzeigen für Peak und RMS)
    Nun kannst Du in aller Ruhe aufnehmen, ohne jegliche Qualitätseinbußen durch digitale Übersteuerungen befürchten zu müssen.

Gain-Staging im Mix

Bist Du mit dem Aufnehmen fertig, geht’s bei der Abmischung in Deiner Recording-Software, und zwar weiterhin nach unserem bewährten Sweet Spot-Schema von maximal -10 dBFS und -18 dBFS RMS weiter.


Wo und wie Du am besten in Deiner DAW den Sweet Spot einpegelst, zeige ich Dir jetzt.


Den Sweet Spot in der DAW einpegeln


Um in jedem Kanal Deiner DAW den Sweet Spot einzupegeln, musst Du unbedingt den Pre-Gain-Regler und nicht mit den Kanal-Fader verwenden. Oder nutze ein Trim-Tool als Plug-In. Oder bei Protools Clip-Gain.


Der Grund: Die Kanal-Fader brauchst Du später noch zum mixen. So hast Du, selbst wenn Du alles fein säuberlich automatisierst, stets die Gain-Regler für etwaige, Fader-unabhängige Gain-Korrekturen zur freien Verfügung.


Soweit, so gut.


Plugins nicht übersteuern


Dadurch, dass Du beim Einpegeln in der DAW per Gain-Regler immer im Sweet Spot bleibst, beugst Du jedoch nicht nur Clipping am Ausgang des Kanals vor. Auch stellst Du damit sicher, das als Insert-Effekte geladene Plugins wie Equalizer und Audio Kompressor, die vor dem Kanalausgang liegen, nicht zu heiß „angefahren“ werden.


In der Regel arbeiten nämlich die meisten Plugins auf einem Arbeitspegel von -18 dBFS, was also perfekt zum Sweet Spot passt.


Dennoch ist es damit alleine noch nicht ganz getan. Sobald Du nämlich mehr als ein Plugin auf einem Kanal insertiert hast, musst Du darauf achten, dass vor und hinter jedem Plugin immer der zuvor eingestellte Sweet Spot-Pegel gehalten wird.

Ein Beispiel:

Angenommen, wir wollen die Höhen unserer Vocals mit einem EQ anheben, damit sie noch besser klingen. Diese Maßnahme verändert gleichzeitig aber auch den Ausgangspegel des EQ-Plugins. Also musst Du die entstandene Pegelerhöhung, falls vorhanden mit dem Ausgangspegelregler am Plugin oder mit einem Free-G-Plugin dahinter wieder auf das vorherige Niveau absenken.

FAZIT


Wenn Du alle diese Regeln, Arbeitsschritte und Tipps befolgst, werden am Ende Deine Produktionen in Sachen Übersteuerung und Clipping makellos sein.



KAPITEL 6

Profi Insights


Sei Live dabei!


Ich zeige dir meinen Workflow für das perfekte Gain Staging.


Ein ganz klarer Leitfaden, den Du 1zu1 übernehmen kannst. 


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