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Online-Probe für Chor und Orchester in Echtzeit mit Digital Stage

von Robin Maisch, Musiker und Informatiker

Die Einschränkungen im Zuge der Corona-Krise haben die Arbeit von Gesangs- und Musikvereinen zum Erliegen gebracht: Seit Monaten sind Zusammenkünfte in den Größenordnungen üblicher Musikgruppen in allen Bundesländern untersagt. Um ein Stück Normalität wiederzugewinnen und den hart erarbeiteten Probenfortschritt nicht zu verlieren, versuchen sich manche Gruppen mit Proben durch Videokonferenzen zu behelfen, doch die Latenz zwischen den Endgeräten lässt synchrones Musizieren nicht zu. Ein Hackathon-Projekt aus Deutschland und der Schweiz arbeitet hierzu an einer Lösung.

Kind singt in Mikrophon

Die Kulturszene ist von den Maßnahmen zur Eindämmung der Corona-Pandemie hart getroffen. Immerhin: In fast allen Bundesländern sind Ausstellungen in Museen und Galerien wieder geöffnet (Stand: 16. Mai). Veranstaltungen vor Publikum dagegen sind als "Großveranstaltungen" grundsätzlich verboten, in Theatern und Kinos nur in wenigen Bundesländern und in stark eingeschränkter Form möglich.

Professionelle sowie passionierte Amateurmusiker haben neben den finanziellen Einbußen einen wichtigen Teil ihres Alltags verloren. Einige trotzen der Krise und begeistern mit Aufnahmen, die aus Einzelvideos zusammengeschnitten werden. Andere treffen sich in Videokonferenzen zu Proben, in denen aber nur der Gruppenleiter zu hören ist. Es täuscht dennoch nichts darüber hinweg: Sänger und Musiker bleiben isoliert.

Latenz führt zu Chaos beim Musizieren

Die technische Hürde, die synchronem Online-Proben im Weg steht, ist die Verzögerung zwischen der Aufzeichnung des Tonsignals eines Teilnehmers bis zur Wiedergabe bei den anderen Teilnehmern, die Latenz. Sie ist bedingt durch die Signalverarbeitung an beiden Rechnern, die Dauer der Übertragung sowie die Größe des Audiopuffers, der ungleichmäßige Übertragungsgeschwindigkeiten ausgleichen soll. Die Latenz sorgt dafür, dass Musiker in Videoanrufen nicht nach Gehör zusammen spielen können: Bis ein Teilnehmer A hören kann, dass ein anderer Teilnehmer B eingesetzt hat, und selbst einsetzt, ist mitunter bereits eine halbe Sekunde vergangen. Mit der doppelten Verzögerung hört Teilnehmer B dann den Einsatz von Teilnehmer A. Ein weiterer zentraler Faktor ist die Audiokompression: Das Signal wird so verarbeitet, dass es menschliche Sprache bei deutlich reduzierten Datenraten übertragen kann, ohne dass Verständlichkeit und Natürlichkeit stark darunter leiden. Sie macht es den Videotelefonie-Anbietern erst möglich, ihren Dienst Millionen Menschen gleichzeitig anzubieten. Eine häufig verwendete Datenrate ist 16 Kilohertz, wodurch Frequenzen bis acht Kilohertz übertragen werden können. Das deckt die Obertonfrequenzen der meisten Männerstimmen ab, die hoher Frauenstimmen (bis etwa 17 Kilohertz) jedoch nur unzureichend. Für die Wiedergabe von Klängen vieler Instrumente ist eine derart komprimierende, auf menschliche Stimme ausgelegte Verarbeitung völlig ungeeignet.


Die Spektralanalyse einer Aufzeichnung einer Video-Konferenz zeigt keine Frequenzen über acht Kilohertz. Das deutet auf eine Übertragungsrate von 16 Kilohertz hin, die für Online-Musikproben völlig ungeeignet ist.

Digital Stage

Ein Crowdfunding-Projekt des Instituts für kulturelle Forschung Berlin (!KF), das beim Hackathon #versusvirus Anfang April 2020 vorgestellt wurde, möchte online musikalischen Live-Genuss und Zusammenarbeit von Musikern ohne wahrnehmbare Latenzen ermöglichen. Digital Stage, "die digitale Bühne für Kunst-, Musik- und Theaterensembles" setzt dafür auf Punkt-zu-Punkt-Verbindungen und die Optimierung jedes einzelnen Signalverarbeitungsschritts bei hochwertiger Audioqualität. Die Rolle des Zentralrechners übernimmt also der Computer eines Teilnehmers, der eine Serveranwendung ausführt, statt etwa einem Server in Amerika, was wertvolle Übertragungszeit spart. Die digitale Bühne soll nach ihrer Veröffentlichung für nichtgewerbliche Zwecke kostenfrei zur Verfügung stehen und zunächst bis zu zehn, später bis zu 20 Mitwirkende unterstützen. 

Digital Stage from Fachwerk on Vimeo.

Die Digital Stage soll in drei Versionen angeboten werden, die alle miteinander kompatibel sein werden: einer Browserversion, einer Softwareversion und einer Hardwareversion. Alle Versionen haben gemeinsam, dass sie nur über LAN-Verbindungen funktionieren. Mit Verbindungen über WLAN oder mobiles Internet kann die Digital Stage nicht betrieben werden.

Die Browserversion kommt ohne weitere Voraussetzungen aus und wird auf eine Latenz von höchstens 500 Millisekunden ausgelegt, ein Prototyp für probeweisen Betrieb ist auf der Entwicklungsplattform GitHub frei verfügbar. Für die Softwareversion ist eine externe Soundkarte Voraussetzung. Außerdem muss ein Programm und ein spezieller Treiber installiert werden, so sollen Latenzen im Bereich von 50 Millisekunden erreicht werden. Die Hardwareversion "Soundjack Box" kommt als fertiges Gerät daher, das zum Vorverkaufspreis bis zum 31. Mai 2020 für 249 Euro erhältlich ist. Die Box wird mit der mitgelieferten externen USB-Soundkarte, einem Tonsignal z.B. von einem Mikrofon und einem LAN-Kabel verbunden und ist über browserfähige Geräte steuerbar. Das optimierte Zusammenspiel der Soundjack-Software und des integrierten Computers ermöglicht laut dem Entwicklungsteam eine Latenz von 30 Millisekunden. Auf der Webseite https://digital-stage.org/ können angemeldete Nutzer bereits jetzt ihre Probe oder ihren Auftritt streamen oder sich mit anderen Musikern zu Jam-Sessions zusammenschalten.

Zahlreiche europäische Verbände und Institutionen unterstützen die Verwirklichung der Digital Stage, zudem läuft eine Crowdfunding-Kampagne. Die fertigen Versionen sollen spezielle Funktionen für Online-Auftritte wie Live-Abmischung, Zusammenfassung von Teilnehmern in Stimmgruppen und Streaming auf Videoplattformen und in sozialen Medien enthalten. Für die Weiterentwicklung ist zudem die Integration in 3D-Audio- und VR-Anwendungen geplant. Welche Latenz im Betrieb schlussendlich erreicht wird, hängt stark von der räumlichen Nähe der Nutzer ab. Ideale Bedingungen können die Musiker schaffen, wenn sie sich in demselben Netzwerk befinden, zum Beispiel in verschiedenen Zimmern eines Gebäudes, oder verteilten Rechnern auf einem Universitätscampus.

Ausblick

Für die Amateurmusikszene könnte es die Digital Stage ermöglichen, je nach Gruppengröße den regulären Probenbetrieb ganzer Ensemble oder immerhin einer oder mehrerer Stimmgruppen gleichzeitig wieder aufzunehmen. Auch für Instrumental- oder Gesangsunterricht jeden Niveaus wäre eine verzögerungsfreie Videokonferenz geeignet - die technische Ausstattung vorausgesetzt. Wenn es den Entwicklern gelingt, die Einrichtung für die Nutzer intuitiv zu gestalten, bekommen wir durch synchrone Proben vielleicht ein Stück Alltag zurück und dürfen uns auf ambitionierte Projekte freuen.

Schlusswort der Redaktion

Konntet ihr in letzter Zeit auch schon Erfahrungen mit Online-Proben sammeln? Teilt uns gerne eure Eindrücke mit. Könntet ihr euch vorstellen, dass eine Digital-Stage Probe eine echte Alternative zur gewöhnlichen "analogen" Chor- bzw. Orchesterprobe wäre, oder zieht ihr es vor abzuwarten, bis man sich wieder zur gemeinsamen Probe treffen kann? Wenn ihr euch in der Zwischenzeit gegenseitig eine musikalische Freude machen wollt, dann seht euch doch mal bei den Musiker-Geschenken von Chorchester um.  

 

Zum Weiterlesen

In Sammelbezeichnungen wie "Sänger" und "Musiker" sind Personen jeglichen Geschlechts gleichermaßen gemeint. Sie dienen der besseren Lesbarkeit.


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