Im folgenden Interview verraten die Ingenieure des Samsung Neo QLED 8K, wie die TVs den Sound für individuelle Nutzerbedürfnisse anpassen und die Klangkulisse sich als einen wichtigen Bestandteil des gesamten TV-Erlebnisses entwickelt hat.

(Von links) Die Ingenieure Jongbae Kim, Sungjoo Kim und Sunmin Kim von Samsung Electronics’ Visual Display Business.

SpaceFit analysiert die räumliche Umgebung für einen guten Klang

Heutzutage findet der Fernseher an immer mehr verschiedenen Orten seinen Platz – ob im Wohn- oder Arbeitsbereich, im Schlafzimmer und sogar auf der Terrasse. Dabei werden verschiedene Inhalte zu unterschiedlichen Tageszeiten konsumiert – die Nutzer verändern zunehmend das Fernsehverhalten und passen ihr Fernseherlebnis vor allem an ihre Wohnumgebung an. Vor diesem Hintergrund haben sich die Ingenieure von Samsung darauf konzentriert, eine Technologie zu entwickeln, die diese Anpassungsfähigkeit auch für den TV-Sound möglich macht. Das Ergebnis ist SpaceFit, eine Funktion, die einmal am Tag automatisch räumliche Veränderungen im Wohnraum prüft und die Klangeinstellungen entsprechend kalibriert.

Und so funktioniert es: Zunächst identifiziert ein eingebautes Mikrofon verschiedene Elemente, die den Sound beeinflussen können, wie z. B. Vorhänge, Teppiche und Wände. Nehmen wir an, der TV steht im Wohnzimmer eines Nutzers, das mit einem Teppich ausgelegt ist. Der Teppichboden reflektiert vor allem höhere Frequenzen nicht in der Weise wie etwa ein Holz- oder Fliesenboden. In diesem Fall würde SpaceFit die Klangeinstellungen so regulieren, dass der Sound im mittleren bis hohen Bereich entsprechend und automatisch angehoben wird. Das funktioniert unabhängig davon, ob andere Elemente im Raum verändert werden. Rückt der Fernseher näher an die Wand, könnte die kurze Distanz zur Wand den Klang im unteren Frequenzbereich beeinflussen. SpaceFit ermöglicht es dem TV, diese Veränderung zu erkennen und seine Einstellungen im Vorfeld anzupassen, um einen passenden Sound für die räumliche Situation zu erzeugen.

Ein entscheidender Punkt ist, dass all diese Prozesse automatisch ablaufen. Ingenieur Sunmin Kim erklärt: „SpaceFit ist eine automatisierte Funktion, bei der der Benutzer keine Taste drücken muss, und das Gerät sendet auch keinen Testton aus. Beim einfachen Ein- oder Ausschalten analysiert das TV-Gerät die Umgebung auf der Grundlage des Klangs der Inhalte, die die Nutzer sich anschauen. Die Nutzer können sich also entspannt zurücklehnen und das Fernseherlebnis genießen.“

Ermöglicht wurde diese Technologie durch eine Vielzahl von Daten und Technologien basierend auf Künstlicher Intelligenz. Von schallabsorbierenden Bereichen, wie sie in der Tontechnik als „tote Räume“ bezeichnet werden, bis hin zu akustisch reflektierenden Räumen, berücksichtigte das Team beide Extreme für die TV-Umgebung.

„Da es so viele Variablen zu berücksichtigen gab, bauten wir eine große Lerndatenbank auf und analysierten sie mithilfe von maschinellen Lerntechnologien. An dieser Stelle kamen die von Samsung entwickelten KI-Technologien ins Spiel“, so Sunmin Kim. Er fügt hinzu, dass die Funktion „sich für fast jeden typischen Raum eignen würde, in dem ein TV aufgestellt werden kann.“

OTS Pro nutzt acht Lautsprecher, um 3D-Sound aus verschiedenen Ecken des Bildschirms zu erzeugen

Inhalte auf dem TV nutzen immer mehr verschiedene Audio-Kanäle, um sich den verändernden Nutzungsverhalten der Zuschauer anzupassen. Das wachsende Home-Entertainment-Angebot ermöglicht zum Beispiel spannende Filme auf großformatigen Bildschirmen und mithilfe einer Mehrkanal-Quelle zu Hause kann im großen oder kleinen Kreis von Familien und Freunden Heimkino-Feeling genossen werden.

Um ein gleichmäßiges Sounderlebnis zu erzeugen, ist die Erweiterung des akustischen “Sweet Spots”, nämlich der geeignete Bereich für einen gleichmäßigen Klang, ein wichtiger Faktor. Da die Inhalte immer vielfältiger und die Bildschirme immer größer werden, muss sich auch der Sound weiterentwickeln, um einen Genuss für die Benutzer zu bieten.

Object Tracking Sound (OTS) ist eine Funktion, die die Bewegung von Objekten auf dem Bildschirm mit den Mehrkanal-Lautsprechern des TV verfolgen kann. Neo QLED 8K enthält eine neue Version der Technologie, OTS Pro, und fügt noch zwei Center-Lautsprecher zu den sechs Lautsprechern der Vorgängermodelle hinzu, so dass insgesamt acht Lautsprecher vorhanden sind. Wenn sich ein Objekt auf dem Bildschirm bewegt und Geräusche erzeugt, werden diese von dem Lautsprecher wiedergegeben, der am nächsten an der Bild-Position des Klangerzeugers ist. Das immersive Sound-Setup aus dem Stereo Klang und dem 3D-Effekt sorgt für ein Seherlebnis auf einem hohen Niveau.

„Wenn man Inhalte auf einem großen TV anschaut, stellen Zuschauer, die den Fernseher von beiden Seiten betrachten oft fest, dass der Ton, der in der Mitte des Bildschirms produziert wird, so wirkt, als würde er nur von einer Seite kommen“, sagt Ingenieur Jongbae Kim. „Deshalb haben wir einen Center-Lautsprecher zwischen der linken und rechten Seite hinzugefügt. Die Kombination aus dem neu hinzugefügten Center-Lautsprecher und OTS Pro bündelt den Sound in der Mitte des Bildschirms, ermöglicht klare Stimmen und drückt die Position des Klangs präzise und verzerrungsarm aus.“

Würde man einen Lautsprecher in die tatsächliche Mitte eines Fernsehers platzieren, könnte er allerdings mit dem Gesamtkonzept des Designs kollidieren. Die Entwickler lösten dieses Problem, indem sie einen mit einem Waveguide versehenen Hochtöner an der Rückseite des TVs anbrachten. „Würde man einen Lautsprecher auf der Rückseite platzieren, könnte sich der Schall in alle Richtungen zerstreuen und an den Wänden abprallen, sodass der Ton dumpf klingt“, so Ingenieur Sungjoo Kim. „Wir brauchten eine Technologie, die den Klang in Richtung der Zuschauer lenkt, wenn diese vor ihrem TV sitzen. Durch den Einsatz einer Hole-Array-Technik konnten wir ermöglichen, dass der Klang gut zur Vorderseite des Bildschirms gelangt.“

Diese kontinuierliche Weiterentwicklung seines TV-Sounds zeigt sich auch beim MICRO LED von Samsung. Statt eines zusätzlichen Center-Lautsprechers verwendet der großformatige Fernseher den eingebauten Lautsprecher als Center-Lautsprecher für eine leichte Nutzung für Heimkino-Set-Ups mit mehreren Komponenten.

„Das 110-Zoll-MICRO-LED-Lineup verfügt über eine μ-Symphony-Funktion, mit der Nutzer den eingebauten Lautsprecher als Center-Lautsprecher verwenden können“, so Jongbae Kim. „Das bedeutet, dass sie keinen separaten Center-Lautsprecher für ihr Home-Entertainment-System verwenden müssen, da der Mehrkanal-Lautsprecher des MICRO LED diese Rolle ausfüllt. Da der Ton aus der Mitte des Bildschirms kommt, gibt es weitestgehend keine Ton-Bild-Fehlanpassung, und der Benutzer genießt sein Heimkino-Erlebnis.“

Das flache Design ausnutzen

Dank Infinity-Display sind die Ränder der Samsung Neo QLEDs fast unsichtbar. Dies stellte die Entwickler vor die besondere Herausforderung, die vielen Lautsprecher in dem schlanken Gerät unterbringen zu können.

„In der Vergangenheit wurde eine Kanalstruktur verwendet, um den tieffrequenten Schall aus dem Inneren des Tieftonlautsprechers nach außen zu leiten“, sagt Sungjoo Kim. „Diese Art der Konstruktion kann aber unerwünschte Geräusche erzeugen, die durch Luftverwirbelungen entstehen. Deshalb haben wir uns bei den 8K-Modellen für einen ‘Passivradiator’-Ansatz entschieden, der einen satten, tiefen Klang erzeugt. Dadurch konnten wir nicht nur den begrenzten Platz im Inneren des schlanken TV effizient nutzen, sondern auch einen satten und verzerrungsarmen Sound erzeugen.“

Dies ist nur eines der vielen praktischen, ausgefallenen Designelemente der Samsung Neo QLEDs. Um den immer dünner werdenden Panels gerecht zu werden, wurden Komponenten, die früher grundlegende Funktionen erfüllten, neue Aufgaben zugeteilt. „Wir haben einen Teil der hinteren Abdeckung des Fernsehers als akustische Komponente verwendet, die den Sound zu den Seiten leitet“, sagt Jongbae Kim. „Wir haben auch das Design des ‘Slit Vent’ neu genutzt. Früher zur Wärmeabgabe verwendet, nutzen wir den ‚Slit Vent‘ heute, um die akustische Richtwirkung anzupassen. Wir haben jedes einzelne Teil so weit wie möglich genutzt, denn jedes Element des Designs erfüllt seinen Zweck.“

Satter, realistischer Klang

Die Entwickler haben keine Mühe gescheut, um ein tieferes Verständnis für die Inhalte der Nutzer zu erlangen und eine imposante Soundleistung zu erzielen. Bei der Analyse von Sportinhalten konzentrieren sie sich zum Beispiel darauf, den Klang der Zuschauer zu reproduzieren, während sie bei Musik versuchen, eine stabile Klangbühne zu erzeugen. Bei Filmen führen sie ständige Analysen durch, um sicherzustellen, dass der Dialog aus der Mitte des Bildschirms kommt.

„Da sich die Formfaktoren der Lautsprecher ändern, wird Upmixing immer wichtiger“, sagt Sunmin Kim. „Die Eingangskanäle werden immer vielfältiger, und die durchschnittliche Anzahl der Lautsprecher steigt auf sechs bis acht, was zu unzähligen Kombinationen von Ein- und Ausgängen führt.“

„Nehmen wir an, jemand schaut sich Stereo-Inhalte an. Hier ist es wichtig, statt Signale blind durch acht Lautsprecher zu schicken, die Eigenschaften des Inhalts zu verstehen und jedes Signal separat zu senden. Das erledigt beim Samsung Neo QLED ein KI-basierter Algorithmus.“

Als Antwort auf die immer größer werdende Menge an Inhalten wollen die Entwickler auf Samsung TVs ein möglichst realitätsnahes Klangerlebnis liefern. Ingenieur Sungjoo Kim gibt einen kurzen Einblick in den nächsten Schritt von Samsung im Bereich Sound: „Wir bauen systematisch ein Deep-Learning-Netzwerk auf, das auf zahlreichen Daten basiert.“ Für die Ingenieure von Samsung liegt die Zukunft in den KI-Technologien, um mit den voranschreitenden Entwicklungen und Trends Schritt halten zu können. In ferner Zukunft könnte die Technologie dank Künstlicher Intelligenz möglicherweise dazu führen, dass Nutzer keine Fernbedienung mehr benötigen, um zum Beispiel Soundeinstellungen vorzunehmen.

Das Audio Lab von Samsung Research America widmet sich der Entwicklung neuer Audiotechnologien, der Verbesserung der Klangqualität und ist zugleich führend in der Weiterentwicklung der Paradigmen des Audiomarktes. Das in Los Angeles gelegene Forschungs- und Entwicklungslabor nimmt eine Fläche von gut 1.600 Quadratmetern ein und ist mit Schallkammern, Abhörräumen und hochmodernem Forschungsequipment ausgestattet. Hier erzählt der Leiter der Einrichtung Allan Devantier über die Anfänge des Audio Lab, bisherige Errungenschaften und Ziele für die Zukunft.

Allan Devantier arbeitet seit Oktober 2013 bei Samsung. Schon nach etwa drei Monaten bezogen sie eigene Laborräume, während das Team auf vier Mitarbeiter erweitert wurde. Im Oktober 2014 war das Audio Lab mit einer Belegschaft von zehn Forschern und Ingenieuren bereit, sein Ziel zu verfolgen, „die Audiotechnologie von Samsung an die Spitze der Branche zu bringen“.

Devantier berichtet: „Das erste Produkt, an dem wir gearbeitet hatten, war der Radiant 360-Lautsprecher – der erste Lautsprecher für den Massenmarkt, der 360-Grad-Sound bieten konnte. Wir waren damit Branchenführer – und inzwischen erfreuen sich 360-Grad-Lautsprecher großer Beliebtheit“.

Wandel durch Innovation

Heute ist das Samsung Audio Lab mit mehr als 20 Personen besetzt, die zusammen über 300 Jahre Erfahrung im Audiobereich mitbringen. Elf Mitglieder des Teams haben einen Master- oder Doktorgrad in Audiotechnologie, acht sind sowohl Ingenieure als auch Musiker, die auch nach wie vor in Bands spielen. Das Labor arbeitet zudem intensiv mit den Audio-Entwicklungsteams von Samsung Korea zusammen.

„Unsere Aufmerksamkeit gilt zuerst dem Ohr des Hörers“, erklärt Allan Devantier, „und erstreckt sich dann auf die gesamte Hörumgebung – die Schallwandler (Tief- und Hochtöner), Verstärker und digitalen Signalprozessoren (DSPs).“ Dieser klare Fokus hat kontinuierlich eine Vielzahl wichtiger Entwicklungen aus dem Labor hervorgebracht. Während im Jahr 2014 die Soundbar-Lösungen von Samsung von den Branchenpublikationen mit dreieinhalb von fünf Sternen bewertet wurden, erhielten die Samsung Soundbars 2019 die durchschnittliche Bewertung von viereinhalb Sternen. Darüber hinaus erhielt die Premium Soundbar HW-Q90R von einer Reihe von Branchenpublikationen sogar die Fünf-Sterne-Höchstwertung. Neben Fortschritten im reinen Audiobereich hat das Lab auch zu bemerkenswerten Verbesserungen bei der TV-Tonqualität beigetragen.

Das Samsung Audio Lab hat seine Fähigkeit unter Beweis gestellt, Veränderungen auf dem Audiomarkt zu erkennen und schnell darauf zu reagieren, wie die jüngsten Innovationen zeigen. Samsung präsentierte auf der diesjährigen CES Q-Symphony. Mit dieser neuen Technologie kann ein mit einer Soundbar verbundener TV Surround-Sound liefern, der das Raumgefühl der originalen Klangfelder exakt wiedergibt. „Q-Symphony nutzt die nach oben gerichteten Lautsprecher des Fernsehers“, erklärt Allan Devantier, „um das Eintauchen des Zuhörers in die Klangwelt zu verbessern“.

Ein weiteres Beispiel für diese Art hochmoderner Innovationen ist die Object-Tracking-Sound-Technologie: OTS erkennt mittels Deep Learning, welche Art von Inhalten auf dem Bildschirm angezeigt werden und liefert einen dazu passenden Mehrkanalton. Dafür entwickelte das Samsung Audio Lab TVs, die nicht nur an der Unterseite und den Seiten des Bildschirms Lautsprecher haben, sondern auch in den oberen linken und rechten Bereichen. Auf diese Weise können Töne besser gezielt in eine Richtung im Raum übertragen werden, und die Nutzer erleben echten physischen Surround-Sound, der nicht nur immersiv, sondern speziell auf den zu sehenden Inhalt zugeschnitten ist.

2020 wird Samsung die Technologien Q-Symphony und OTS kombinieren, um das Potenzial beider Technologien voll auszuschöpfen: Während OTS Mehrkanal-Surround-Sound über die TV-Lautsprecher liefert, ermöglicht Q-Symphony die Verbindung von TV-Lautsprecher und Soundbar – auf diese Weise können die Lautsprecher des Fernsehers einen reichen, lebendigen Surround-Sound und die Soundbar einen kräftigen Bass liefern.

In eine klangvolle Zukunft

Die Einführung von KI wird die Audioindustrie verändern und Samsung möchte bei dieser Entwicklung stets einen Schritt voraus sein. Auf die Frage, welche Rolle künstliche Intelligenz seiner Meinung nach in der Audiobranche spielen wird, sagt Allan Devantier: „Ich denke, wir können KI dazu nutzen, die Lautstärke zu erhöhen, Verzerrungen zu verringern und die Wahrnehmung von Bässen zu optimieren. KI wird auch helfen, die Klangqualität alter Aufnahmen zu verbessern und Lautsprecher an unterschiedliche Hörumgebungen anzupassen.“

Künstliche Intelligenz ermöglicht auch Funktionen wie Active Voice Amplifier (AVA). Die AVA-Technik von Samsung ermöglicht es dem TV, die audiovisuelle Raumumgebung zu erkennen und den Sound nicht nur auf den angezeigten Inhalt, sondern auch auf den umgebenden Raum zu optimieren. 2020 wird QLED mit Hilfe integrierter Sensoren auch in Räumen mit hohem Geräuschpegel das Fernseherlebnis optimieren können. Wenn beispielsweise jemand im Nebenzimmer einen Mixer einschaltet, passt sich das Sound-System in Echtzeit so an, dass der TV-Dialog trotz der unerwünschten Nebengeräusche für den Betrachter verständlich bleibt.

Auf die Frage, wie sein Labor in Zukunft zu besserem Sound beitragen wird, kündigt Allan Devantier an, sich auch weiterhin an den Bedürfnissen von Kunden zu orientieren, die nach „qualitativ hochwertigem und nach portablem Sound“ suchen. Gleichzeitig will er die OTS-Technologie von Samsung noch weiter verbessern und erweitern. „Vielleicht werden wir eines Tages einen Lautsprecher entwickeln, der großartig klingt, sehr laut spielt und fast unsichtbar oder außergewöhnlich klein und tragbar ist. Bis dahin werden wir vom Samsung Audio Lab weiter an Konzepten arbeiten, die Soundqualität Schritt für Schritt verbessern.“