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Technik
Für unsere App Field Recorder haben wir eine komplett neue Audio Engine entwickelt, die das von den Mikrofonen oder USB Soundkarten kommende Signal nicht nur unverändert in einer Audio-Datei speichern kann (wie die meisten Audio Recorder für Android), sondern es auf Wunsch bereits während der Aufnahme und vor dem Speichern in Echtzeit aufbereitet.
Auf diese Weise können einerseits Schwächen der Audio-Hardware des jeweiligen Smartphones kompensiert werden, wie etwa eine übertriebene Höhenanhebung, unterschiedliche Lautstärke beider Mikrofone, Phasendrehungen oder fehlende Bässe. Andererseits kann der Nutzer seine persönlichen Ansprüche oder Vorlieben auf das Smartphone als Aufnahmegerät übertragen.
Monitoring
Um das akustische Ereignis unmittelbar während der Aufnahme kontrollieren zu können, ist – wie bei professionellen Geräten üblich – ein hochqualitatives Monitoring implementiert.
Play-Limiter
Das Mithören ist während einer laufenden Aufnahme beliebig und störungsfrei ein- und ausschaltbar. Außerdem verfügt es über einen eigenen digitalen Verstärker mit bis zu 40dB Anhebung und einen schnell reagierenden Limiter, so dass selbst bei extremer Verstärkung keine verzerrten Signale im Kopfhörer produziert werden. Auf diese Weise kann auch das Signal einer sehr leisen Aufnahmepassage auditiv kontrolliert werden.
Latenz
Bei Field Recorder tritt auf dem Signalweg innerhalb des Smartphones vom Mikrofon zum Kopfhörer je nach Modell eine Verzögerung zwischen 15ms und 200ms auf. Mit geschlossenen Kopfhörern ist das Aufnahmesignal auch bei größeren Werten noch gut zu kontrollieren. Die Latenz wird durch Android selbst sowie durch die vom Smartphone-Hersteller gewählte Audio-Hardware und -Firmware bestimmt. Der Nutzer kann sie auf sein Gerät optimieren mithilfe der beiden Optionen Settings➝Rec➝”Low latency monitoring” und Settings➝Rec➝”Latency control”.
Aussteuerungsanzeige
Die fast beliebig konfigurierbare Aussteuerungsanzeige ist hochpräzise und übertrifft die Anzeigen der meisten professionellen Studiosoftware-Workstations (DAW), die ein 100faches und mehr im Vergleich zu Field Recorder kosten. Sie verfügt sowohl über das Festhalten des Spitzenwerts (peak hold), wie auch dauerhaftes Anzeigen von Übersteuerungen (clipping).
Außerdem zeigt die Aussteuerungsanzeige das Signal nach aller Echtzeitbearbeitung genau so an, wie es in der Datei gespeichert wird.
Signalweg
Zu den aufnahmeseitig zuschaltbaren Stufen unserer App Field Recorder gehören Verstärker, um das eingehende Signal bis zu 50dB anzuheben, Stereo-Balance-Regler, Equalizer mit Shelvingfiltern, Low-Cut und parametrischem Band, Limiter, dessen Erholzeit (release time) nach lauten Ereignissen wählbar ist, und Soft-Clipping. Alle Stufen sind in mono und stereo ausgeführt.
Weiterhin gibt es einen zusätzlichen Bandpassfilter nur für das Steuersignal der Autostart-Funktion. Er befreit es von tief- und hochfrequenten Störsignalen, ohne Sprachsignale und andere mittenbetonte Schallereignisse zu beeinträchtigen. So reduziert er effektiv unerwünschtes Starten und Stoppen beim automatischen Aufnehmen. Dieses Steuersignal lässt sich zudem zeitlich verschieden stark glätten, um kurze akustische Ereignisse abzuschwächen. Das dann zwangsläufig entstehende Nachlaufen des Steuersignals lässt sich durch die “pre-record”-Funktion ausgleichen, so dass auch bei scheinbar verspätetem Starten der tatsächliche Beginn des Audioereignisses wie von Geisterhand vorverlegt wird und nicht mehr verpasst werden kann.
Equalizer
Die musikalische Qualität digitaler Klangregelungen ist sehr unterschiedlich. Unser Equalizer ist konzipiert, um globale Fehler im Frequenzgang unauffällig zu reduzieren. Daher führen alle wählbaren Einstellungen der Höhen- und Bassregler zu gleichmäßigen und weichen Verläufen, die hier dargestellt sind:
Es handelt sich um reale Messungen an den in Echtzeit auf dem Smartphone laufenden Filteralgorithmen unter Berücksichtigung der tatsächlichen Wortlänge, und nicht um die Ausgabe eines Filter-Design-Programms. Besonders hervorzuheben ist der perfekte “Kuhschwanz”-Verlauf (durch sog. “shelving filter”: nach einem frequenzabhängigen Anstieg wird wieder ein Plateau erreicht), hier mit einem Ankerpunkt bei etwa 1kHz. Die Eckfrequenzen beider Filter lassen sich jeweils dreistufig wählen.
Das Phasenverhalten der Filter ist nahezu optimal. In der 0dB-Stellung umgeht das Originalsignal den Equalizer und bleibt so unverändert und verringert den CPU-Bedarf.
Weiterhin gibt es ein hochqualitatives zuschaltbares Low-Cut-Filter, das mit 11 wählbaren Eckfrequenzen in Halboktavschritten zwischen 21Hz und 680Hz alle Wünsche erfüllt. Mit einer Flankensteiheit von -18dB/Oct. reduziert es tieferen Schall als die Eckfrequenz sehr effektiv und unterdrückt Gleichspannung immer zu 100%:
Schließlich kann ein voll parametrisches Band stärkere Fehler im Frequenzgang korrigieren, etwa fehlende Bässe oder unangenehm beißende hohe Frequenzen. Die Mittenfrequenz lässt sich in feinen Halbtonschritten zwischen 50Hz und 18.1kHz wählen, die Verstärkung von -15dB bis +15dB und die Bandbreite in 11 Stufen von 1 bis 32 Halbtönen.
Werden Frequenzbereiche angehoben, so könnte es durch die erhöhte Gesamtverstärkung ungewollt zu digitalen Übersteuerungen, dem sog. Clipping kommen. Um dies zu verhindern, kompensiert der Equalizer seine Gesamtverstärkung. Man kann aber wählen, ob und wie stark diese “Gain Compensation” arbeiten soll. Außerdem kann man einen Verlust an Gesamtverstärkung durch durch Anheben des Boost ausgleichen.
Limiter
Auch die Signalverarbeitungsqualität unseres Limiters ist bemerkenswert. Er produziert kaum wahrnehmbare Artefakte, sein Arbeiten ist lediglich an den Pegelveränderungen des Nutzsignals und des Hintergrundrauschens festzustellen. Durch Reduzieren des Boost-Wertes kann auch das minimiert werden.
Wenn die Verstärkung im Display von Field Recorder auf 0dB gestellt ist, müssen weder Limiter noch Soft-Clipping aktiviert werden, denn die Hard- und Firmware des Smartphones liefern in dieser Einstellung ein Signal, das den Clip-Pegel zwar erreichen, aber nicht überschreiten kann.
Wenn dann eine CLIP-LED aufleuchtet, so ist die Hard- oder/und Firmware des Smartphones überfordert. Abhilfe lässt sich dann nur durch Ausprobieren aller Inputs von “In:MicA” bis “In:Raw” ohne und mit aktivierter Option Settings➝Rec➝”Low recording gain” erreichen.
Falls hier kein befriedigendes Ergebnis zu finden ist, wobei seltenes kurzes Aufflackern einer CLIP-LED zwar nicht wünschenswert, aber kaum wahrzunehmen ist (wovon man sich mit der Monitorfunktion und guten Kopfhörern überzeugen sollte), dann bleibt nur noch das Erhöhen des Abstands der Schallquelle zum Mikrofon.
Wir könnten zwar eine Funktion einbauen, die die Signalpegel verringert, so dass keine CLIP-LED mehr aufleuchtet. Aber dennoch würde Clippen weiterhin in unverändertem Maß auftreten, dann allerdings intern und damit unentdeckt bleiben. Dies wäre ein völlig inakzeptabler Zustand, da ein beliebiges Verringern des Abstands zur Schallquelle dann keine größere Aussteuerung mehr anzeigen, sondern den Signalanteil mit Clipping dramatisch erhöhen würde.