Live-Streaming von Orgelmusik über Dream Chip Barracuda

Höchste Ansprüche

Ein ungewöhnliche Liaison: In Hamburg taten sich Kamera- und Streamingmodulhersteller Dream Chip, Zeigermann_Audio, Carpetlight und Studio Hamburg MCI zusammen. Gemeinsam sorgten sie dafür, dass das wöchentliche Orgelspiel der historischen Arp-Schnitger-Orgel in der St.-Jacobi-Kirche während deren coronabedingter Schließung qualitativ hochwertig in die Welt gestreamt werden konnte.

Seit wenigen Jahren gibt es einmal wöchentlich ein volles Haus in der St.-Jacobi-Kirche in der Hamburger Innenstadt. Einen Steinwurf von der Einkaufsflaniermeile Mönckebergstraße entfernt steht das zentralste Gotteshaus der Hansestadt. Doch die Zuhörer, die einmal in der Woche durch die Flügeltüren in das imposante Kirchenschiff strömen, kommen nicht sonntags. Und sie hören auch nicht einem der fünf katholischen Pfarrer beim Gottesdienst zu. Donnerstags um 16:30 Uhr nimmt Kantor und Organist Gerhard Löffler hinter den vier Manualen der historischen Arp-Schnitger-Orgel Platz. Hier spielt er rund 30 Minuten lang Werke von Johann Sebastian Bach, Franz Tunder, Dietrich Buxtehude oder Arnold Schlick. Der Eintritt ist frei, viele Besucher machen Gebrauch davon und lauschen dem historischen Instrument. Die Corona-Krise machte der Veranstaltung im März ein jähes Ende. Ein kulturelles Highlight, fest an einen Ort gebunden, nämlich an den Standort dieser Orgel, musste ausfallen. Während Meetings auf Zoom und Skype verlagert werden konnten, ruhte das Instrument. Denn das gewöhnliche Handymikro scheitert beim Versuch, den Klang einer 300 Jahre alten Orgel abzubilden. Aber sollte das ganz unmöglich sein?

Historische Orgel

An dieser Stelle tritt Christian Kühn auf den Plan. Von seinem Schreibtisch blickt der Kameramann direkt auf den Turm der St.-Jacobi-Kirche. „Wenn die Glocken schlagen, ist es sehr laut im Büro“, sagt Kühn. Hier leitet er die Hamburger Abteilung von Dream Chip Technologies. Als Nachbarn waren Kühn und das Kirchenteam, allen voran Gerhard Löffler, morgens auf dem Kirchhof öfters ins Gespräch gekommen. Auch in der 16:30-Uhr-Orgelvorstellung hatte der Kameramann schon gesessen. Zudem hatte Kühn die Dream-Chip-Minikameras ATOM one und ATOM one Mini bereits im Kirchenschiff getestet. „Unsere Kameras sind ja alle HDR-fähig“, so Kühn. „Um das zu testen, habe ich morgens HDR- Aufnahmen gemacht. Das ist ein sehr kontrastreiches Lichtsetting, wenn das Sonnenlicht in das Kirchenschiff fällt.“

Der Dream Chip Barracuda mit fünf-Full-HD-Streams

In der Krise nun sprach er Löffler an, was denn aktuell mit der Orgelmusik am Donnerstag geschehe. Der Organist berichtete, dass in verschiedenen anderen Kirchen gestreamt werde, dazu fehle aber hier die Ausrüstung. Christian Kühn erreichte bei seinen Vorgesetzten, dass er die Kirche unterstützen darf. Seit 2018 hat Dream Chip den Barracuda im Portfolio, eine Decoder / Encoder-Einheit mit H.265-Video-Streaming über fünf 1080 / 30p HD-SDI-Kamerastreams. Alternativ sind auch viermal 1080 / 60p, zweimal 4K 30p oder ein 4K-60p-SDI- Stream möglich. Dabei werden alle progressiven sowie Interlaced-Formate unterstützt. Die Barracuda-Boxen erhalten softwareseitig die Information, ob sie als Decoder oder Encoder fungieren. Sie sind sowohl über eine schnelle LAN-Verbindung als auch LTE nutzbar.

Streaming mit Barracuda

Die Idee war, mit mehreren Kameras in Kirchenschiff und am Organistenplatz Löffler beim Spielen aufzunehmen und mit dem Barracuda-Encoder die Signale übers Netz an den Barracuda-Decoder auf Christian Kühns Schreibtisch zu schicken, von wo aus dann auf eine Plattform gestreamt wird. Schon früh im Setup stieß Kühn auf ein Problem: Die Internetverbindung der Kirche ist zu langsam. Somit blieb neben dem Netzwerkanschluss Option Zwei, die Übertragung per LTE-Netz. Die Orgel befindet sich hoch oben in der Kirche, direkt unter der stählernen Dachstruktur. Hier sollte die Übertragungstechnik stehen, also auch der Barracuda. Doch einmal mit LTE-SIM-Karte versehen, war der Empfang miserabel. Also schied auch LTE aus. Zurück zu Option Eins. Gemeinsam mit dem Reseller Studio Hamburg MCI GmbH wurde eine LAN-Lösung gefunden und der Datenstream gelangte in das Büro von Dream Chip Technologies.

Fünf Kamerasignale

Im Detail sah das Setup wie folgt aus: Am Platz des Organisten waren vier Kameras verbaut. Eine ATOM one sorgte für eine Aufsicht der vier Manuale und Löfflers spielende Hände, eine weitere ATOM one zeigte eine Over Shoulder Löfflers im 45-Grad-Winkel. Eine ATOM one mini war an einem Register rechts von Löffler verbaut und zeigte eine nahe Einstellung des Organisten beim Spielen, eine weitere ATOM one mini dessen Füße. Zudem war eine dritte ATOM one im Kirchenschiff auf die Orgel gerichtet. Hinter dem Organisten hatte die Firma Carpetlight eines ihrer Textil-LEDs zur Verfügung gestellt, um dort eine schnell aufzubauende und leicht anwendbare Beleuchtung zu ermöglichen.

Die fünf Streams gingen über Mini-SDI in die Barracuda-Encoder-Einheit hinter dem Organisten. Vom Barracuda kam der Strom für die Kameras, deren Steuerung wiederum auch über die Encoder-Unit lief. Der Barracuda codierte das Signal samt Ton und schickte es über Netzwerk zur Decoder-Box auf Kühns Schreibtisch. „Ich habe den Encoder so eingestellt, dass er diese fünf Signale in H.265 mit der kleinsten Latenz – das sind unter 100 Millisekunden – hier rüberschiebt“, so Kühn. Denn eines ist besonders wichtig: Es darf keine Asynchronität zwischen Bild und Ton geben.

Auf Christian Kühns Desktop lief das Netzwerkkabel zurück in den Barracuda-Decoder. Von hier aus gab dieser wiederum fünf Signale aus, vier davon liefen in einen Atomos Sumo 19 und wurden mit diesem live gemischt. Den fünften Kamerastream steckte Kühn per HD-SDI direkt dazu, wenn er ihn brauchte. Das Signal aus dem Atomos lief dann direkt in seinen Laptop und dort in die OBS-Software, mit der der Stream in die Welt geschickt wurde.

Die Nagra Seven fungierte als Mikrofonvorverstärker und Limiter. (Bild: ZEIGERMANN_AUDIO GmbH)

Vintage Tontechnik

Für das Bild war also gesorgt. Als Kantor und Organist hat Gerhard Löffler jedoch an die Tonqualität, mit welcher der Klang seiner Orgel in die Welt geschickt wird, besonders hohe Ansprüche. In Hamburg war es kein Zufall, dass das Telefon bei Zeigermann_Audio klingelte. „Über drei Ecken kam das zu uns“, sagt Gründer und Tonmeister Volker Zeigermann. Auch Kühn hatte die Firma für eine hochwertige Aufnahme des Orgeltons empfohlen. Zeigermann war mit Gerhard Löffler schon bekannt. „Ich hatte die Orgel auch schon mal dort aufgenommen. Aber ich wusste tatsächlich zu wenig über das Instrument selbst, das kam jetzt mit der Beschäftigung. Für mich war das toll!“

Um seine Begeisterung nachzuvollziehen, muss man etwas mehr über das Instrument wissen, um das es hier geht. Von 1689 bis 1693 wurde die Orgel gebaut. Ihr Konstrukteur war der renommierte Orgelbauer Arp Schnitger. Die Orgel in der St.-Jacobi-Kirche in Hamburg gilt als eine der im Pfeifenbestand best erhaltenen Instrumente und als eine der größten, erhaltenen Schnitger-Orgeln. Sie hat vier Manuale, ein Pedal, 60 Register sowie etwa 4.000 klingende Pfeifen. Mit Löffler sprach Zeigermann dann über eine Erneuerung der Technik in der Kirche, die zu der Zeit vorhandene Gerätschaft bezeichnete Zeigermann wohlwollend als „Vintage“. „Das Stereoverfahren, das verwendet wurde, war ohnehin nicht mehr state-of-the-art. Das war noch ein koinzidentes Verfahren“, so Zei- germann. „Da klingt die Orgel zwar klanglich schön, aber die Ausbreitung des Instruments im Stereobild ist nicht optimal.“ Also sann das Team um Zeigermann nach aktu- ellen Technologien und Mikrofonieverfahren und startete erste Testaufnahmen.

Lösung: ORTF-Stereo

Das erste Mikrosetup war mit dem DPA 4006, zwei Kugeln, die mit einer relativ kleinen Stereobasis in etwa sechs Metern Höhe auf einem Stativ in der Kirche aufge- stellt wurden. Das waren zu Beginn 35 Zentimeter. Im Ver- lauf der weiteren Tests prüften die Tonexperten Abstände bis zu 105 Zentimeter. „Das DPA brachte ein sehr gutes Ergebnis“, so Zeigermann. „Das 4006 ist sehr linear, auch in den tiefen Tönen. Nun hat die Orgel aber einen warmen, hölzernen Klang, hat etwas sehr Kontemplatives, nach innen Gerichtetes.“ Das 4006 nahm leider auch den Verkehrslärm vor der Tür als leises Brummen mit auf. Also ging Zeigermann zu einer Schoeps-Kombination aus zwei MK21-Nieren über. Hier erhöhten sie den Abstand, hatten so weniger vom Kirchenschiff im Klang und weniger Luft.

Auch hier war Zeigermann nicht zufrieden. „Der Klang zog einem noch nicht ins Herz“, erklärt er. Also probierte er eine ganz klassische ORTF-Stereo-Anordnung. Auch hier waren es Schoeps-Mikrofone, jetzt MKF-Nieren, die in einem 17-Zentimeter-Abstand in einer 110-Grad-Öffnung zum Einsatz kamen. „Das brachte plötzlich diesen wunderbaren, silbrigen, hölzernen, warmen Klang“, schwärmt Volker Zeigermann. „Am Ende sind es dann aber doch die DPA 4006 geworden, wegen der unüber- troffenen Basswiedergabe bis 16 Hz, die diese einzigartige Orgel erreicht.“

Die Signale der Mikrofone liefen in eine Nagra Seven, die als Mikrofonvorverstärker und Limiter fungiert. „Theoretisch könnten wir den Ton live direkt aus der Nagra per LTE streamen, denn die Nagra Seven hat eine Sim-Karte im Gerät und bietet etliche Audiocodecs an“, sagt Volker Zeigermann. Hier jedoch wurde aus der Nagra das Signal als Line-Signal durch einen weiteren Übertrager geschleust, um Erdschleifen zu vermeiden und eine komplette galvanische Trennung zu erreichen. Von dort ging das Signal in den Barracuda-Encoder, wurde über die Straße geschickt und von Kühns Schreibtisch aus dann ins Netz.

Das St.-Jacobi-Streaming-Team mit Corona-Sicherheitsmasken: Organistin Seung Yon Kang, Kantor und Organist Gerhard Löffler, Kameramann und Dream-Chip-Mitarbeiter Christian Kühn (hinten) sowie Tonmeister Volker Zeigermann

PCM statt AAC

Der erste Test verlief über das soziale Netzwerk Facebook. Hierbei trat zutage, dass die Audioqualität enorm litt. Bei der anschließenden Analyse stellten die Audiofachleute fest, dass die Qualität des Audiostreams während der Übertragung sogar unter die Minimalanforderungen von Facebook selbst fiel. Auch Gerhard Löffler hielt die Übertragung qualitativ für inakzeptabel.

Daher wurde beim zweiten Test YouTube als Provider gewählt. Hier war die Übertragungsqualität deutlich besser. Es stellte sich heraus, dass die Übertragung per AAC-Standard auch hier bei YouTube noch verbesserungsfähig war. In der dritten Woche blieb man beim Provider, schwenkte aber auf PCM-Standard um. „Der Schritt von AAC zu PCM 48 kHz 24 bit im Barracuda hat enorm viel gebracht“, so Volker Zeigermann. „Es war sehr wichtig zu realisieren, dass die erste Wandlung so gut und so sauber wie mög- lich sein sollte und nicht schon einen festen Algorithmus bedienen darf.“ Denn was auf Seiten YouTubes bei der nochmaligen Kompression geschieht, weiß ohnehin niemand so ganz genau.

Von Woche zu Woche glich zudem die Entwicklungsabteilung im Hause Dream Chip Technologies die Audio-Verarbeitung des Barracuda stetig an, entwickelte so also auch ihr Produkt signifikant weiter. Das Projekt soll jetzt fest installiert und so in Zukunft wei- ter geführt werden. Dafür soll eine feste LTE-Lösung eingebaut werden, auch Mikrofone werden professionell verkabelt und von der Decke des Kirchenschiffes vor der Orgel installiert. Obwohl das Ganze in kürzester Zeit aus dem Boden gestampft wurde, zieht Christian Kühn eine sehr positive Bilanz: „Für uns war das ein spannendes Projekt, weil wir sofort von allen Seiten Feedback bekommen haben. Unsere Entwickler haben jede Woche eine neues Update rausgehauen, das war ein Meilenstein für den Barracuda!“ Auch Volker Zeigermann sieht den Einsatz sehr positiv: „Das war eine tolle Gelegenheit mal zu hören, wie wir es mit einem sehr einfachen Setup hinbe- kommen, dass man sagt: ,Ja, das ist die Orgel, die da vor mir steht!‘“, so der Firmeninhaber. „Das war sehr reizvoll, denn der Aufbau ist sehr puristisch.“ [12825]

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