Stereo-Verbreiterung: was drei Verfahren an Breite bringen und in der Mono-Summe kosten, gemessen

Ein breiter Stereomix kann beim Zusammenlegen von links und rechts leiser werden oder einzelne Frequenzen verlieren. Ein Beispiel ist eine verzögerte Kopie eines Instruments: In Stereo entsteht ein räumlicher Eindruck, in Mono können sich Teile des Originals und der Kopie gegenseitig abschwächen.

Dieser Vergleich untersucht drei Arten der Bearbeitung in FFmpeg: vorhandene Kanalunterschiede verstärken, Kanäle mit verzögerten Anteilen mischen und mit dem Filter haas ein neues Stereosignal aus der Mitte erzeugen. Die Messung zeigt Pegel und Frequenzänderungen. Die wahrgenommene Breite wurde nicht in einem Hörtest bewertet.

Mitte, Seite und Mono einfach erklärt

In dieser Messung gilt M = (L + R) / 2 für die Mitte und S = (L − R) / 2 für die Seite. L und R sind die linken und rechten Abtastwerte. Gleiche Signale auf beiden Kanälen ergeben keine Seite. Gegensätzliche Signale können beim Addieren verschwinden. „Seite“ meint deshalb eine berechnete Differenz, nicht bloß Instrumente am Rand des Panoramas.

Die verwendete Mono-Fassung ist M, also die Summe mit halbem Pegelfaktor. Andere Geräte können anders summieren oder Pegel anpassen. Der Vergleich benutzt für alle Fassungen dieselbe Rechenregel.

Messaufbau und tatsächlich verwendete Einstellungen

Die Originalmessung vom 21. September 2026 verwendet FFmpeg 7.1.5: 32 Sekunden künstliche Musik bei 44,1 kHz sowie 20 Sekunden rosa Rauschen mit identischen Kanälen. Am 25. Oktober wurden Skripte, Ergebnisdateien und Audiodateien geprüft. Korrelation und Mono-Pegel wurden für 14 Kombinationen nachgerechnet. Drei Filter erneut auf die Musik angewandt lieferten dieselben Samples wie die archivierten Ergebnisse.

• Seite verdoppelt: M bleibt erhalten, S wird mit zwei multipliziert. Die Ausgabe lautet L′ = M + 2S und R′ = M − 2S.
• extrastereo: Faktoren 1,5 und 2,5, jeweils mit c=0. Damit war das sonst standardmäßig aktive Abschneiden bei ±1 ausgeschaltet. Die reine Seitenanhebung gilt nur ohne nachträgliches Clipping oder andere nichtlineare Bearbeitung.
• stereowiden: delay=20, feedback=0.3, crossfeed=0.3 und drymix=0.8. Der Filter mischt Original, invertierten Gegenkanal und verzögerten Gegenkanal. Die Änderung entsteht nicht nur durch den Trockenanteil.
• haas: Standardmäßig sind 2,05 und 2,12 ms eingestellt. Die zweite Variante benutzt 10 und 10,2 ms. Der Filter nimmt standardmäßig M als Quelle und baut daraus beide Ausgabekanäle. Der ursprüngliche Seitenanteil wird dabei nicht erhalten. Das ist eine bestimmte Implementierung, kein Test aller als Haas-Effekt bezeichneten Verfahren.

Vor dem Mono-Vergleich wurde jede Stereo-Fassung mit einem festen Pegelfaktor auf die integrierte Lautheit des Originals gebracht. Das verhindert, dass bloß unterschiedliche Gesamtlautheit den Vergleich dominiert. Danach wurden der mittlere Mono-Energiepegel und schmale Frequenzbänder von 25 Hz bis 16 kHz verglichen. Die Bänder teilen jede Oktave in zwölf Abschnitte; auch diese Mittelung kann noch schmalere Einbrüche verdecken.

Mehr Seitenanteil ist eine Messgröße für die Veränderung

Die Korrelation beschreibt die Ähnlichkeit der Kanäle: +1 steht bei gleichgerichteten Signalen für starke Übereinstimmung, −1 für vollständige Gegensätzlichkeit. Ein Wert nahe null bedeutet wenig linearen Zusammenhang. Das Verhältnis Seite/Mitte zeigt, wie viel Energie in der Differenz gegenüber der Summe liegt. Die Spalte „gewonnene Breite“ bezeichnet hier nur die Änderung dieses Verhältnisses in dB.

Im Test erhöhte haas das Seitenverhältnis am stärksten: von −13,83 auf −0,31 dB. Die Korrelation sank von 0,921 auf 0,037. Daraus lässt sich weder eine allgemeine Rangfolge des Klangs noch ein bestimmter Mono-Verlust ablesen. Dafür braucht es den Vergleich der Mono-Ausgabe.

Was nach dem Zusammenlegen erhalten bleibt

„Pegelangleich“ ist die zuvor angewandte Verstärkung oder Absenkung. „Mono-Summe“ bezeichnet die Änderung des mittleren Energiepegels gegenüber der Mono-Fassung des Originals. Der tiefste Einbruch betrifft ein einzelnes analysiertes Frequenzband, nicht die ganze Datei.

Bei der reinen Seitenanhebung bleibt M mathematisch unverändert. Erst die anschließende Lautheitsanpassung senkt auch M ab. Deshalb entsprechen die gleichmäßigen Mono-Absenkungen hier genau −0,30, −0,70 beziehungsweise −1,10 dB. Das gilt für diese lineare Bearbeitung und diese Pegelanpassung, nicht als allgemeine Zusage für jedes Stereo-Plugin.

stereowiden verändert dagegen auch den Frequenzverlauf der Mono-Ausgabe. Acht analysierte Bänder verlieren mehr als 6 dB; das tiefste liegt bei 50 Hz mit −9,37 dB. Das wiederholte Muster aus Anhebungen und Absenkungen entsteht beim Mischen verzögerter Signale und heißt Kammfilter.

Bei haas beträgt die gesamte Mono-Pegeländerung etwa −2,6 dB. Die Änderung ist nicht gleichmäßig: Einzelne Bänder liegen fast 6 dB tiefer. Im Musikbeispiel hat haas die niedrigere Gesamtkorrelation, stereowiden aber den tieferen einzelnen Bandeinbruch. Eine einzige Korrelationszahl ersetzt daher keine Frequenzprüfung.

Warum der Lautheitsabgleich wichtig ist

Ohne Anpassung lag die Mono-Ausgabe von stereowiden 5,68 dB unter dem Original. Die Stereo-Fassung war zugleich 4,40 dB leiser. Nach einer Verstärkung um 4,40 dB bleiben −1,28 dB im Mono-Energievergleich. Die geringere Stereo-Lautheit entsteht aus dem gesamten Filter, einschließlich Gegenkanal und Verzögerung; drymix=0.8 allein erklärt keine Absenkung um 4,40 dB.

Gegenprobe mit identischen Kanälen

Das rosa Rauschen liegt links und rechts gleich an. Daher ist S null, und eine reine Seitenanhebung kann nichts verbreitern. Korrelation und Mono-Pegel bleiben im Test bei 1,0 und 0,00 dB Änderung. Verzögernde Filter können dagegen neue Unterschiede erzeugen.

Bei diesem Rauschen erreicht haas eine Korrelation von 0,137. stereowiden verursacht sechs Bänder mit mehr als 6 dB Verlust, darunter −8,77 dB bei 50 Hz. Eine Mono-Kick vor einem solchen Filter ist deshalb nicht automatisch geschützt. Eine unbearbeitete Spur muss den Filter tatsächlich umgehen; auch ein Frequenzsplit braucht eine Kontrolle nach dem erneuten Zusammenmischen.

Folgen für die praktische Bearbeitung

Eine reine Seitenanhebung erhält die rechnerische Mitte, solange keine Begrenzung oder weitere Bearbeitung eingreift. Mehr Seite kann trotzdem höhere Spitzen erzeugen. Stereo-Ausgabe, Mono-Ausgabe und Spitzenpegel gehören deshalb gemeinsam zur Prüfung.

Verzögerung kann ein gewünschter Klangeffekt sein, auch auf Gruppen. Die Messung begründet kein allgemeines Verbot im Bass oder auf der Summe. Konkreter ist die Frage, ob wichtige Anteile der betreffenden Aufnahme beim Zusammenlegen ausreichend erhalten bleiben. Kurze Abschnitte und einzelne Frequenzbereiche können andere Ergebnisse zeigen als der Mittelwert des ganzen Stücks.

Wave Candy zeigt Kanalbeziehungen im Vektorskop als laufende Figur. Das verlinkte Analysewerkzeug liefert zusätzlich Zahlen für Korrelation und Mid/Side. Weder eine unauffällige Grafik noch ein einzelner Dateimittelwert ersetzt das Anhören und Prüfen der Mono-Fassung.

Weitere Artikel, Werkzeuge und Quellen

• True Peak nach dem Encoding
• Lautheitsabgleich mit Referenztracks
• Werkzeug für Stereo-Korrelation und Mid/Side
• Image-Line: Fruity Stereo Enhancer
• Image-Line: Wave Candy
• ffmpeg: Filters Documentation
• ITU-R BS.1770: Algorithms to measure audio programme loudness and true-peak audio level
• FFmpeg 7.1.5: af_haas.c
• FFmpeg 7.1.5: af_stereowiden.c
• FFmpeg 7.1.5: af_extrastereo.c