Tonanlage

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Tonanlagen für Sprache und Musik

 Als Grundlegung für diese technische Seite bitte die Seite Akustik beachten und die Seite zu Einrichtungen für Schwerhörige sowie die Hinweise zu verständlichem Sprechen !

INHALT DIESER SEITE:
TEIL 1
• Grundsätzliches für alle Systeme
• Einführendes
Vor- und Nachteile der beiden alternativen Systeme
• a) klassische sprachoptimierte Kirchenbeschallungsanlagen
• b) die aktuellen in der Musikbeschallung verbreitete PA-Anlagen
• Schlussfolgerungen
TEIL 2
•Technische und gestalterische Möglichkeiten
•   Drahtlose Mikrofone
•   Grenzflächenmikrofone
•   Kabellose Lautsprechersysteme
•   Gestalterisches Einpassen der Lautsprecher
•   Übertragung in Nebenräume
•   Rückkopplungsunterdrückung
•   Verzögerungsschaltung
•   Raumklang

Grundsätzliches zur Tonanlage

Tonanlagen wurden im Gegensatz zu anderen Kommunikationstechnologien schon seit ihrer Entwicklung im Kirchenbau genutzt. Heute wird manchmal noch beklagt, dass sie zu einem Verlust an Sprechkultur geführt hätten. Das mag im Blick auf das Sprechtraining zwar zutreffen, da sich viele Sprecher durch das Mikrofon von der Verantwortung für die Sprachübertragung entlastet fühlen. Insgesamt jedoch verstehen heute viel mehr Menschen jedes Predigtwort, als das früher der Fall war.
Der Verführung zu schlampigem Sprechen muss jedoch beständig gewehrt werden. Mikrofonsprechen erfordert eine Einweisung und dass dem Sprecher das Raumganze bewusst bleibt (siehe dazu die Hinweise zu verständlichem Sprechen ).

Die Tonanlage (und die Person, die sie regelt) soll im Idealfall ihren Dienst so versehen, als ob es sie gar nicht gäbe (so wie der Sprecher im Grunde sprechen soll, als ob es keine Anlage gäbe). Eine gute Sprachanlage unterstützt den Direktschall des Sprechenden, trägt seine Stimme weiter hinaus. Sie vermeidet, dass sie als eigene Schallquelle im Raum wahrgenommen wird, was sonst bei zu großer Lautstärke und starken Eigengeräuschen (Rauschen, Knacken) störend der Fall ist. Die Wirksamkeit einer Tonanlage bemisst sich daran, ob ihr Nutzschall die mit der Verstärkung mitbedingte Störschallverstärkung übertrifft.

Weniger bescheiden werden Musik-Tonanlagen betrieben (Musik-PA = public adress). Hier ist die Musikanlage die eigentliche Schallquelle.
Der Unterschied beider Anlagenmodelle (Sprachanlage bzw. Musik-PA) wird auch visuell offensichtlich: Während Bands Boxentürme zwischen sich und dem Publikum aufstellen, werden Sprachanlagenlautsprecher dezent versteckt. Die Zunahme moderner Medien im Gottesdienst hat in den letzten Jahren zur Erfordernis beider damit angesprochener Tonübertragungstypen geführt. Weiter unten werden die Vor- und Nachteile der Systeme besprochen.

Einführende Grundlagen

• Kirchen-Tonanlagen werden in der Regel von technischen Laien bedient. Jede Kirchenanlage muss so eingerichtet sein, dass sie mit keinen oder nur wenigen Eingriffen einen "normalen" Gottesdienst unterstützt. Zum Service muss auch immer eine Einweisung, verständliche Bedienungsanleitung und eine hilfreiche Beschriftung gehören. Serviceleute müssen kurzfristig angefragt werden können.
• Sparen an der Tonanlage kann sich sehr negativ auswirken. Kaum ein Teil der Kirche ist so häufig und dauernd im Einsatz und zugleich so elementar für das Gelingen. Eine zu kräftige Anlage kann immer noch leiser geregelt werden, während andere Anlagen häufig durch das "Pfeifen" begrenzt bleiben. Erfahrene Unternehmen können sich trotz höherer Grundpreise auszahlen. In komplizierten Räumen lohnt gegebenenfalls die Beauftragung eines Fachingenieurs.
• Der Ärger über Störgeräusche oder falsche Einstellungen kann ganze sonst sehr gute Gottesdienste unangenehm machen. Gemeindeseitig unbedingt zu empfehlen sind daher gründliche Sprechproben und geprüfte Grundeinstellungen der Anlage.
• Die Kosten für eine ordentliche Anlage beginnen bei komplett ca. 5000 € für eine dörfliche Kirche. Nach oben gibt es keine Grenzen (das deuten die immer zahlreicheren technischen Möglichkeiten an).
• Der musikalische Bereich hat sich im instrumentalen Bereich inzwischen weit über Orgelmusik und Posaunenmusik hinaus entwickelt. Die Übertragung moderner Klänge wird zunehmend selbstverständlich. Daher sind in allen Anlagen Abspielmöglichkeiten für CD und Tonkassetten vorzusehen.
• Tonaufnahmen von Gottesdiensten werden in vielen Gemeinden als Dienst an den Kranken aufgenommen und verteilt. Die Möglichkeit von Aufnahmen ist in jedem Fall vorzusehen.
• Der Digitalisierung gehört die Zukunft. Volldigitale Geräte sind Geräten herkömmlicher Bauart vor allem vorzuziehen, wenn es um Bedienungskomfort und Zukunftsoffenheit geht. Sie haben für den gottesdienstlichen Gebrauch den praktischen Vorteil, dass sie Voreinstellungen auf einen Knopfdruck bieten. Billige digitale Anlagen werden freilich klanglich häufig noch immer von bewährten Analogsystemen übertroffen (man beachte auch Unterschiede zwischen digital und voll-digital).

Sprachanlage oder Musikanlage?

Eine wachsende Zahl von Gottesdiensten wird mit Musik aus elektronischen Instrumenten begleitet (Keyboard, Gitarrenmikrofon, usw.). Zusätzlich zu einer guten Sprachübertragung wird die moderne Musiktauglichkeit so zunehmend zum Kriterium für die Tonanlagenplanung.
Als Lösung bieten sich einerseits sprachoptimierte Anlagen mit musikübertragenden Erweiterungen (v.a. Basslautsprecher "Subwoofer") an. Andererseits kann versucht werden, moderne Musik-PA-Anlagen für die Sprachübertragung zu optimieren. Die dritte Lösung bildet der parallele Einbau beider Anlagentypen. Im Folgenden zunächst die Argumente und anschließend die Schlussfolgerungen .

a) klassische sprachoptimierte Kirchenbeschallungsanlagen

VORTEILE
Schlanke Lautsprechertypen sind Standard, die am besten mit hochstrebender Kirchenarchitektur harmonieren.
Die Steuergeräte sind auf der Bedienungsseite reduziert auf wesentliche Funktionen, die auch von Menschen verstanden werden, die der Technik gegenüber reserviert eingestellt sind. Gleichwohl können die modernen Geräte über Computer-Schnittstellen voll flexibel programmiert werden.
Die Bedienelemente umfassen optimalerweise:
- Summenlautstärke (Gesamtlautstärke)
- Einzelkanallautstärke
- Einzelkanal Ein- und Ausschalter
- Ein-Knopf-Voreinstellungen (Presets) für unterschiedliche Gebrauchszwecke.
Die Übertragung zum Lautsprecher erfolgt in 100 Volt-Technik, was minimale Kabelquerschnitte ermöglicht und dadurch weniger baulichen Aufwand bei der Kabelinstallation.
Die Kirchenbeschallungs-Firmen sind den Umgang mit kirchlichen Standards, Bedürfnissen und Gremien gewohnt. 
Sprachanlagen sind verhältnismäßig unempfindlich gegenüber komplexen Räumen und wechselnden akustischen Verhältnissen, weil ihre sehr spezielle Konzentration auf den trockenen Sprachbereich andere Dimensionen in der Klangübertragung unterdrückt und dadurch das Störpotential verringert. So ergibt sich eine gute Verständlichkeit ohne erhöhte Gefahr der Rückkopplung ("Pfeifen").

NACHTEILE
Grundsätzlich kann Musik übertragen werden, aber die Qualität ist häufig unbefriedigend, vor allem in der Abrundung im Bass-Bereich. Mit angebotene Subwoofer-Systeme (Basslautsprecher) können da zwar nachbessern, aber die akustischen Nachteile nicht ganz aufwiegen (man hört die "enge Kehle" der klassischen Sprachlautsprecher). Sprachanlagen sind für Musikbegleitung mit Keyboard oder Gitarre eingeschränkt tauglich und für einen bewusst modernen E-Gitarren- oder bassigen Pop-Klang nicht empfehlenswert.
 Die Anlagen sind Mono (nicht Stereo), was für Sprachübertragung und bei komplexen Raumverhältnissen von Vorteil ist. Sie können aber nicht auf Stereo (lebendigere Musikübertragung) umgeschaltet werden.
 Die Kompatibilität mit moderner PA-Technik ist nicht in allen Belangen gegeben. Allerdings können Mikrofone ausgetauscht werden und in der Regel auch Audio-Geräte aller Art angeschlossen werden.

Kurz gefasst:
Sprachanlagen eignen sich nicht nur, aber vor allem für die Sprechstimme. Je nach Anlagentyp fällt die Musikabstrahlung dagegen unterschiedlich stark ab.

b) PA-Anlage wie in der Musikbeschallung verbreitet

VORTEILE
Volle Kompatibilität zu den gängigen Kabeln, Mikrofonen und Geräten inclusive elektrischer Musikinstrumente.
Die Anlage lässt sich durch die Kompatibilität zu anderen Geräten leichter mobil und auch außerhalb der Kirche einsetzen.
Die Musikübertragung klingt rund und voll. Übliche PA-Anlagen sind für Bands, Einzelinstrumente und Singstimmen bestens geeignet.
Steuergeräte in vielerlei Variationen sind erhältlich mit unterschiedlichen Möglichkeiten der Klangregelung. Zum Standard gehören Lautstärke- und Klangregler für jeden Kanal. Eine Vielzahl von Geräten und Instrumenten kann unmittelbar angeschlossen werden.
Musikdarstellung in Stereo-Raumklang ist möglich. Alternativ kann Mono eingestellt werden (über Panorama-Regler).
Sehr gute Sprachübertragung ist zwar möglich, aber sie erfordert eine genaue Einstellung, die unter wechselnden Bedingungen nachjustiert werden muss.
Die weite Verbreitung und Kompatibilität macht verhältnismäßig unabhängig vom Lieferunternehmen. Später können immer noch Geräte aller Art hinzuerworben werden.

NACHTEILE
Die Anfälligkeit gegen wechselnde akustische Verhältnisse sorgt eher für Steuerprobleme mit Gefahr von Rückkopplungen ("Pfeifen") oder gequetschtem Klangeindruck bei der Sprachübertragung (nicht bei Musik).
Die Steuergeräte haben mit ihrer Vielfalt und Flexibilität die Kehrseite einer für Laien unübersichtlichen Menge von Schalt- und Regelmöglichkeiten. Die Fehlersuche gestaltet sich für Ungeübte schwierig.
 Die billigen Lieferfirmen haben öfter einen für die kirchengemeindlichen Verhältnisse ungewohnt hemdsärmeligen Stil.

Kurz gefasst:
PA-Anlagen eignen sich nicht nur, aber vor allem für
- Musikeinspielungen von CD, Kassette u.a. (Klassik und Pop)
- Instrumente: vor allem elektronische (Einsatz für Band), aber auch Gitarren und andere
- Gesang: Solo oder Chor

Schlussfolgerungen

Die Kirchenräume werden in Zukunft für Sprach- und für Musikübertragung ausgerüstet sein müssen. Die sprachoptimierten Anlagen sind inzwischen so musikfähig und die Musikananlagen so sprachoptimierbar, dass in der Regel eine Anlage ausreicht, auch wenn es systembedingt keine zugleich sprach- und musikoptimale Anlage geben kann.

Der Einsatz einer Anlage  auf nicht so aufwändigem Niveau ist in akustisch unproblematischen Räumen möglich, z.B. in Gemeindehaus-Sälen oder Kirchen mit Mehrzweckfunktionalität seit den 60er-Jahren. Weil gerade in solchen Räumen öfter populäre Musik gespielt wird (Zweitgottesdienste, Jugendveranstaltungen), bietet sich als Basis der Tonanlage eine Musikanlage an. Abgesehen von der meistens einfacheren Bedienbarkeit einer Sprachanlage bietet diese bei unproblematischer Akustik kaum wesentliche Vorteile (die Ansprüche an die Sprachübertragung sind in kleineren Räumen auch geringer).

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Drahtlose Mikrofone
Mikrofone in kabelloser Ausführung gibt es für Sprache in 3 Typen:
- Handmikrofon = "normales" Mikrofon zum in die Hand nehmen oder aufstecken
- Lavalier = Mikrofon zum Anstecken an das Lavalier oder die Krawatte
- Headset = Mikrofon, das an eine kopfhörerartige Halterung montiert ist und unmittelbar vor dem Mund zu liegen kommt.
Die beste Qualität bietet das Headset, weil Störgeräusche in den Hintergrund treten und weil die Sprechrichtung immer zum Mikrofon geht, auch wenn der Kopf sich dreht. Lavalier-Mikrofone sind demgegenüber anfälliger für unangenehmes Rückkoppeln (Pfeifen). Allerdings hat das Headset den Nachteil einer sehr dominanten Optik.
Hinweis: Beim Kauf ist auf die Frequenz drahtloser Mikrofonsysteme zu achten. Im professionellen Bereich werden gebührenpflichtige Frequenzbereiche benutzt. Nach wie vor gibt es ein paar Frequenzfenster, die mittelfristig frei genutzt werden können, freilich ohne Garantie auf Störungsfreiheit.

Grenzflächenmikrofone für liturgische Zwecke
Für liturgische Handlungen hinter einem Altar (regelmäßig in der römisch-katholischen Messe) sind Mikrofone erhältlich, die sich flach auf den Altar montieren lassen. Sie werden dann von der Gemeinde nicht wahrgenommen, sind jedoch akustisch nur bedingt empfehlenswert.

Verstärker und Mischer
Für die Kirchenbeschallung werden in der Regel kombinierte Mischverstärker angeboten, so dass alle zentralen Funktionen in einem Gerät vereinigt sind. Nur noch volldigitale Geräte sind auf der Höhe der Zeit.
Da im Einzelnen eine riesige Vielfalt auch individueller Möglichkeiten besteht, ist eine einfache Empfehlung nicht möglich. In der Regel wird man darauf achten, dass Geräte auch von Laien einfach bedienbar sind (simple Oberfläche) und zugleich flexibel konfigurierbar sind (Technikerebene). In größeren Anlagen empfiehlt es sich die verschiedenen Aufgaben auseinanderzunehmen und einen modularen Geräteschrank aufzubauen.

Kabellose Lautsprechersysteme
Inzwischen gibt es kabellose Komplettsysteme, d.h. Lautsprecherboxen mit eingebautem Akku und je nach Ausstattung mehreren Anschlüssen, CD-Spieler, Funkempfänger für drahtloses Mikrofon usw. Sie sind universell im Kirchenraum und außerhalb einsetzbar.

Anordnung der Lautsprecher
Die Prinzipien der Anordnung von Lautsprechern haben sich in den letzten Jahren verändert. Während frühere Sprachverstärkeranlagen versucht haben, Lautsprecher in der Kirche zu verteilen und eine nahe und nicht zu laute Verstärkung zu bieten, wird heute versucht, eine Zentralbeschallung zu installieren. Nur in sehr großen und verwinkelten Räumen müssen nach wie vor verteilte Lautsprechersysteme installiert werden. Dann werden für jede Lautsprechergruppe mit gleicher Entfernung eigene Verstärker und eigene Zuleitungen benötigt.
Hauptvorteil der Zentralbeschallung ist, dass die Stimme aus dem Lautsprecher (in etwa) aus derselben Richtung kommt, in der der Sprechende steht. Eine Zentralbeschallung vermeidet auch die Probleme der Laufzeitverschiebung, die durch die Schallgeschwindigkeit auf längeren Strecken entsteht. Durch die geringe Zahl an Schallquellen ergeben sich weniger Reflexionen mit Laufzeitverschiebung, das bedeutet weniger Nachhall und besser Hörsamkeit. Für die Zentralbeschallung in größeren Kirchen reichen die klassischen Passivlautsprecher nicht aus, daher wurden in den letzten Jahren Aktiv-Tonsäulen entwickelt (digitale Line-Arrays), von denen ein Paar für 15 - 35 m Langhauslänge ausreichen kann.

Gestalterisches Einpassen der Lautsprecher
Lautsprecher werden in Kirchenräumen häufig störend empfunden. Auch die schlanken Tonsäulen beeinträchtigen einen denkmal-orientierten Raumeindruck. Mit guten Gründen kann in vielen Fällen dennoch nicht auf die Lautsprecher-Montage verzichtet werden, weil gegenwärtige gottesdienstliche Bedürfnisse wichtiger sind als Denkmalschutz (auch nach dem Denkmalschutzgesetz anerkannt).
Vor allem die Lautsprecher von üblichen Musik-PA-Anlagen sind in der Regel optisch in Kirchenräumen unpassend. Daher müssen Möglichkeiten gesucht werden, diese "Kästen" gestalterisch in den Raum zu integrieren. Als Erschwernis ist dabei festzuhalten, dass die Qualität der Tonabstrahlung deutlich vom Abstrahlwinkel der Lautsprecher abhängt. Lautsprecher müssen daher in aller Regel genau in die Richtung der Hörer gedreht aufgehängt werden, was sie auf Abstand von der Wand bringt und aus einem orthogonalen Raster ausbrechen lässt.
Ausdrücklich zu warnen ist vor Wandnischen, in die hinein Lautsprecher montiert werden. Solche Nischen bilden selbst Resonanzräume, die den Klang stark verändern können. Wandeinbauten sind nur durch Spezialunternehmen denkbar, die den Resonanzraum in der Wand bewusst einplanen.
Subwoofer-Systeme sind ein Weg, das Volumen der Lautsprecher zu verkleinern. Sie beruhen auf dem Prinzip, dass die hohen Töne, die von kleinen Lautsprechern ausgehen, möglichst direkt ans Ohr des Hörers gelangen müssen. Tiefe Töne dagegen breiten sich auch "um die Ecke" im Raum aus. Daher können die großen Lautsprecher für die tiefen Töne irgendwo relativ frei in der Kirche und auch in Fußbodennähe positioniert werden. Nach oben montiert werden müssen dann nur die relativ kleinen Hochtöner.
Verhüllen der Lautsprecher ist möglich, wo ein Vorhang im Raum auch über die Lautsprecher gezogen werden kann. Der Vorhang kann an ein Fenster anschließen oder auch ein eigenständiges (künstlerisches) Element der Raumgestaltung sein. Eine kreative Idee ist die Montage einer schalltransparenten Liedanzeigetafel vor den Lautsprechern (Beispiel Grunbach ). Denkbar ist auch die (künstlerische) Gestaltung von Boxen oder Boxen-Schränken, die sich als Orgelprospekt oder sonst einsichtig und passend zu machende Form präsentieren.
Integration in vorhandene Wandmöbel sollte angestrebt werden. Wenn sich die Lautsprecher schon nicht verbergen lassen, dann sollen sie zusammen mit anderen Wandmöbeln (Liedanzeigetafeln, Bilder, usw.) wenigstens ein geordnetes Ganzes ergeben.
Abnehmbare Lautsprecher sind für alle diese Überlegungen die Ergänzung der Wahl. Speziell Boxen von Musik-PA-Anlagen verfügen über schnell zu lösende Verbindungsmöglichkeiten. Sie brauchen nur aufgesteckt und eingesteckt zu werden. Die Musik-Boxen, die eventuell auch nicht jedesmal gebraucht werden, werden sicher gerne jedesmal neu angebracht, wenn dies durch vorhandene Aufhängungen und einen Kabelanschluss in der Wand unproblematisch ist. Außerdem können abnehmbare Lautsprecher auch im außerkirchlichen Raum leicht Verwendung finden.

Übertragung in Nebenräume (auch mit Bild)
Die Übertragung in Nebenräume kann heute nicht mehr an den technischen Möglichkeiten scheitern. Mit handelsüblichen Videokameras wird zusätzlich auch noch Bild übertragen. Wo ein Kabel verlegt werden kann, ist eine Übertragung in guter Qualität gewährleistet. Aber auch ohne Kabel kann durch Funkübertragung (in ähnlicher Weise bekannt z.B. von drahtlosen Kopfhörern) ein Signal übermittelt werden.

Rückkopplungsunterdrückung
Es gibt heute digitale Geräte, die ein Tonsignal ständig auf Rückkopplungen analysieren. Sobald Gefahr besteht, wird das Signal so eingeregelt, dass kein Pfeifen entsteht. Andere Geräte versuchen Rückkopplungsfrequenzen zu verschieben (Shifter ). Diese Technik ist aber noch teuer und kostet ca. 500 Euro je Mikrofonkanal. Bei allen diesen Versuchen ist mit Klangverschlechterungen zu rechnen.

Verzögerungsschaltung
Die langsame Geschwindigkeit des Schalls (im Vergleich zum Licht) sorgt dafür, dass die Sprechstimme in 30 m Entfernung bereits 1/10 sec. später ankommt als ganz vorn beim Sprecher. Wenn nun die Tonanlage dafür sorgt, dass die Sprechstimme auch in 30 m Entfernung sofort ankommt, dann hören die Menschen hinten in der Kirche zuerst den Ton der Tonanlage und dann 1/10 sec. später noch schwach die originale Sprechstimme. Dieses versetzte Signal sorgt für eine "unscharfe" Verständlichkeit und verstärkt den Raumhall (Störgeräuschwahrnehmung).
Digitale Geräte (Laufzeitverzögerungs-Glieder, engl. delay) machen es heute leicht, dass die hinteren Lautsprecher mit genau jener Zeitverzögerung bedient werden, die durch die Schallgeschwindigkeit für die originale Sprechstimme gilt. Dadurch wird die Verständlichkeit gegebenenfalls deutlich erhöht und der Raumhall bekämpft. Sinnvoll wird der Einsatz solcher Geräte ab einer Raumlänge von ca. 25 m (d.h. hintereinander angebrachte Lautsprecher erforderlich und deren Abstand > 12 m).
Der Einsatz von Delay -Geräten erfordert eine entsprechend höhere Anzahl von Endverstärkern, was die Technologie insgesamt doch teuer macht.

Raumklang
Moderne Kino- und auch Wohnzimmertonanlagen operieren mehr und mehr mit einer Vielzahl rundum angeordneter Lautsprecher-Einheiten ("Surround"-Technologien). In Kirchen gibt es dafür vorläufig noch kaum Verwendung.

Text: Gunther Seibold (unter Verwendung der angegebenen Quellen)