Hall gemessen: wie Nachhallzeit, Pre-Delay, Hallanteil und Hochpass im Send die Klarheit verändern

Hall kann Anschläge überdecken und Pausen mit ausklingendem Klang füllen. Der Versuch untersucht, wie Hallzeit, Verzögerung, Hallenergie und Filter diese zeitliche Verteilung verändern. Gemessen werden Eigenschaften künstlicher Signale. Die Zahlen ersetzen keinen Hörvergleich und sagen nicht unmittelbar voraus, wie verständlich eine echte Gesangsaufnahme klingt.

Die ursprünglichen Messungen entstanden am 23. September 2026 mit ffmpeg 7.1.5 und numpy. Der vollständige synthetische Versuch wurde am 25. Oktober 2026 in einem getrennten Prüfverzeichnis wiederholt: Alle 367 gespeicherten Zahlenwerte stimmten exakt mit dem Original überein. Das bestätigt die Reproduzierbarkeit dieses Aufbaus, nicht die Übertragbarkeit auf jedes Hall-Plugin.

So wurde gemessen

Eine Impulsantwort beschreibt die Reaktion auf einen sehr kurzen Anstoß. Hier beginnt die Antwort mit einem direkten Impuls; anschließend klingt künstliches Rauschen ab. Die vorgegebene Zeit T beschreibt einen Abfall um 60 dB. Die gesamte Energie der Hallfahne wird auf einen festen Anteil am direkten Impuls eingestellt: −10 dB bedeutet ein Zehntel der Energie. Diese Größe ist weder eine übliche Wet/Dry-Prozentanzeige noch automatisch der Send-Pegel eines Plugins. Pre-Delay verschiebt den Beginn der Fahne. In der gedämpften Variante klingen hohe Frequenzbereiche schneller aus.

Der Filter afir in ffmpeg wendet die Impulsantwort auf das Testsignal an. Dabei bleibt die automatische Normierung ausgeschaltet; die eingestellte Hallenergie wird somit nicht nachträglich umskaliert. Die Auswertung verwendet drei Größen:

• T30: Die Energie der Hallfahne wird rückwärts aufsummiert. Aus dem Abfall zwischen −5 und −35 dB wird eine Zeit für 60 dB Abfall geschätzt. T30 bezeichnet das Auswerteverfahren, nicht eine Dauer von 30 Sekunden.
• C50 und C80: Zehnmal der Zehnerlogarithmus des Verhältnisses früher zu später Energie, angegeben in dB. Früh bedeutet hier vor 50 beziehungsweise 80 ms. Das sind feste Rechenfenster, kein allgemeiner Grenzwert für gute Musik.
• Modulationstiefe m: Das Rauschen wird regelmäßig lauter und leiser. Bei 4 Hz bedeutet das vier Schwankungen pro Sekunde. Ein kleinerer Ausgangswert bedeutet einen weniger ausgeprägten Laut-leise-Wechsel nach dem Hall. Der Versuch verwendet Rauschen von 200 Hz bis 4 kHz und Schwankungen von 0,5 bis 16 Hz. Die Rechnung vergleicht die Stärke der regelmäßigen Intensitätsschwankung am Ausgang mit der mittleren Intensität. Die tatsächlich gemessene Stärke der Eingangsschwankung wird nicht als Korrekturfaktor verwendet. Weil die Rauschprobe zeitlich begrenzt ist, kann der Schätzwert den idealen Bereich von 0 bis 1 geringfügig überschreiten.

Für das vereinfachte exponentielle Modell lässt sich die Modulationstiefe auch berechnen. Die Modellvorhersage und die 96 Messpunkte der Reihen für Hallzeit, Pre-Delay und Hallenergie unterscheiden sich im Mittel um 0,006, höchstens um rund 0,020. Das ist eine Kontrolle innerhalb dieses Modells. Die Messung verwendet endliches Rauschen; der Schätzer kann deshalb knapp über 1 liegen. Der höchste Wert beträgt 1,0023. Eine normgerechte STI-Messung wurde nicht durchgeführt.

Hallzeit bei fester Gesamtenergie

Bei festgehaltener Hallenergie von −10 dB ergeben die geschätzten Nachhallzeiten 0,30, 0,60, 1,20, 2,40 und 4,81 s. Die folgenden C50- und C80-Werte vergleichen frühe und späte Energie. Höhere Zahlen bedeuten mehr frühe Energie im jeweiligen Zeitfenster, nicht automatisch einen besseren Klang:

Im idealen Modell verteilt eine längere Fahne dieselbe Hallenergie auf mehr Zeit. Ohne Pre-Delay nähert sich C50 bei −10 dB Hallenergie deshalb 10 dB an. Auch die Modulationstiefe nähert sich für hinreichend schnelle Schwankungen etwa 1 / 1,1 = 0,91. Die Tabelle zeigt den Effekt: Bei 4 Hz ändert sich zwischen 2,4 und 4,8 s wenig, während langsamere Schwankungen bei 0,5 Hz noch stärker abnehmen. Das beschreibt den Versuch und ist keine allgemeine Regel über lange musikalische Phrasen.

Hallenergie verändern

Bei 1,2 s Hallzeit sinkt C50 beim Wechsel von −20 auf 0 dB Hallenergie von 22,45 auf 3,93 dB. Die geschätzte Modulationstiefe bei 4 Hz fällt von 0,98 auf 0,61, bei 8 Hz auf 0,52. Acht Schwankungen pro Sekunde entsprechen zeitlich acht Sechzehnteln pro Sekunde bei 120 BPM. Das Testsignal bleibt jedoch Rauschen, keine Folge echter Silben oder Noten.

Der Vergleich legt einen praktischen Versuch nahe: Bei zu stark überdecktem Gesang zunächst den Hall leiser stellen und anschließend die Hallzeit vergleichen. In diesen Messreihen verändert die Hallenergie die Zahlen stark. Daraus folgt kein allgemeiner Vorrang des Send-Reglers bei jedem Signal, Plugin und Arrangement.

Pre-Delay und die Grenzen der Messgrößen

Pre-Delay ist die Wartezeit vor dem Beginn der Hallantwort. In diesem Versuch sinken C50 und C80, wenn Hallenergie später eintrifft. Das folgt teilweise schon aus den festen 50- und 80-ms-Fenstern der Messgrößen. Ein niedrigerer Wert beweist daher nicht, dass eine Stimme hörbar undeutlicher wird:

C50 zählt Energie vor 50 ms zum frühen und spätere Energie zum späten Anteil. Bei 80 ms Pre-Delay liegt die gesamte Hallfahne außerhalb dieses frühen Fensters; der Wert beträgt hier 10 dB. Die Modulationstiefe hängt zusätzlich davon ab, an welcher Stelle einer Pegelschwankung die verzögerte Energie ankommt. Deshalb verläuft die Änderung nicht für jede Modulationsfrequenz gleichmäßig.

Bei einem einzelnen Einsatz aus Stille beginnt dessen Hallfahne mit 20 ms Pre-Delay erst 20 ms später. Bei laufender Musik kann aber noch Hall vorheriger Töne klingen. Es gibt deshalb nicht nach jedem neuen Anschlag automatisch einen trockenen Abschnitt. Pre-Delay kann den Eindruck von Abstand oder Trennung verändern; ob das musikalisch hilft, entscheidet ein Hörvergleich. Der BPM-Delay-Rechner rechnet rhythmische Notenwerte in Millisekunden um.

Dämpfung: die Höhen klingen schneller ab

Bei 2,4 s vorgegebener Hallzeit ergibt die gedämpfte Variante 2,32 s bei 125 Hz, 2,39 s bei 1 kHz, 2,02 s bei 2 kHz, 1,72 s bei 4 kHz und 1,38 s bei 8 kHz. Ohne Dämpfung liegen die gemessenen Oktaven zwischen 2,32 und 2,44 s. Die breitbandige Schätzung fällt durch die Dämpfung von 2,40 auf 1,87 s; C50 steigt von 11,31 auf 12,12 dB. Die hohen Frequenzen verschwinden also früher. Der Wert am Hallzeitregler allein beschreibt diesen Verlauf nicht.

Tiefbass im Hall: der Hochpass im Send

Der zweite Test verwendet einen künstlichen Loop aus Kick, Bass und Hi-Hat bei 128 BPM. Eine Kopie des Signals wird über einen Send zum Hall geschickt; das trockene Signal bleibt daneben erhalten. Der Hall hat 1,8 s vorgegebene Zeit, 20 ms Pre-Delay und −10 dB Impulsantwort-Energie. Ein Hochpass vor dem Hall schwächt tiefe Frequenzen mit einer Flankensteilheit von 12 dB pro Oktave ab. Die ersten beiden Ergebnisspalten vergleichen den Hallanteil mit dem trockenen Signal im gleichen Frequenzband. Die letzte Spalte misst die Summe aus trockenem Signal und Hall in den 500 ms nach Loopende.

Im Bereich 20–120 Hz unterscheidet sich der Gesamtpegel hier um höchstens 0,33 dB vom trockenen Loop. Das ist eine kleine, aber messbare Änderung. Der 200-Hz-Hochpass verringert den gemessenen Rest nach Loopende um 12,3 dB; die Hallenergie von 300 Hz bis 3 kHz sinkt nur um rund 0,2 dB. Bei 400 Hz sinkt auch dieser Mittenanteil um etwa 1,9 dB. Eine methodische Grenze ist wichtig: Der ideale FFT-Bandpass erzeugt selbst zeitliches Nachschwingen. Eine trockene Kontrollmessung erreicht nach dem bereits stummen Loop noch −40,04 dB. Der Tabellenwert −39,1 dB liegt nahe daran und darf nicht als isolierter Hallrest interpretiert werden.

Was das Modell zeigt

Einordnung und Grenzen

Das Modell verwendet eine gleichmäßig abklingende Rauschfahne, keine getrennt angelegten frühen Reflexionen, keine bewegten Hallparameter und kein Stereo. Reale Räume und Plugins können davon stark abweichen. Auch frühe Reflexionen liegen nicht definitionsgemäß immer vor 50 ms. C50 und C80 werden hier breitbandig nach dem Prinzip des frühen/späten Energieverhältnisses berechnet; das ist keine vollständige Raummessung nach ISO 3382-1. Die Modulationstiefe ist ebenfalls keine STI-Zahl und kein Anteil richtig verstandener Wörter. Die Ergebnisse helfen, dieses Modell zu erklären; Hörwirkung und passende Einstellungen müssen am jeweiligen Material geprüft werden.